[發(fā)明專利]腔外激光頻率變換系統(tǒng)及變換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410110905.4
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103872567A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 董志偉;鄭立威;陳德應;于欣;樊榮偉;李旭東;馬欲飛;彭江波;李曉輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;G02F1/35
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.腔外激光頻率變換系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括短脈沖激光器（1）、光闌（2）、非線性晶體（3）、濾波片（4）、偏振片或衰減片（5）、光電探測器（6）、步進電機（8）、晶體架（7）和計算機（9）；

非線性晶體（3）放置在晶體架（7）上，所述晶體架（7）的底面中心固定在步進電機（8）的輸出軸上，短脈沖激光器（1）發(fā)射的激光經(jīng)光闌（2）調整傳輸方向后的光束入射至非線性晶體（3），經(jīng)非線性晶體（3）進行頻率變換后的混合光入射至濾波片（4），經(jīng)濾波片（4）濾波后的目標光束發(fā)射至偏振片或衰減片（5），經(jīng)偏振片或衰減片（5）后射出的光束入射至光電探測器（6）的感光面上，光電探測器（6）的光強電信號輸出端連接計算機（9）的光強電信號輸入端，計算機（9）的串口通過數(shù)據(jù)線連接步進電機（8）的位移信號輸入端。

2.腔外激光頻率變換方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一、短脈沖激光器（1）輸出的線偏振光脈沖經(jīng)光闌（2）調整傳輸方向后的光束，入射到非線性晶體（3），在非線性晶體（3）中發(fā)生頻率變換效應，再經(jīng)濾波片（4）濾除雜質光獲得目標光束，目標光束經(jīng)衰減片或偏振片（5）減小光束的光強后，入射至光電探測器（6）的光敏面上；

步驟二、光電探測器（6）將照射在感光面上的光強信號轉化為光強電流信號，并將光強電流信號傳輸至計算機（9）；

步驟三、計算機（9）接收光電探測器（6）發(fā)送的光強電流信號，并根據(jù)光強電流信號的電流大小調整步進電機（8）運動，每調整一個步長，光電探測器（6）將接收到的光強信號轉化為光強電流信號，并將光強電流信號傳遞給計算機，直至轉化獲得光強電流信號達到最大；

此時基頻光與高次諧波在晶體中滿足相位匹配條件，輸出效率最大實現(xiàn)腔外激光頻率變換。

3.根據(jù)權利要求2所述的腔外激光頻率變換方法，其特征在于，步驟三所述的計算機（9）接收光電探測器（6）發(fā)射的光強信號，并根據(jù)光電流信號電流的大小調整步進電機（8）運動，直至光電流信號的電流值達到最大的具體方法為：

步驟A1、計算機（9）讀取光電探測器（6）的輸出信號，并以步長a控制步進電機（8）向x軸正方向移動，步進電機（8）每移動一個步長a光電探測器（6）向計算機（9）發(fā)送一次光強電流信號；以步進電機（8）為中心建立坐標系，豎直方向為y軸方向，水平方向為x軸方向，光線傳播方向為z軸方向，所述a大于0；

步驟A2、判斷步進電機第i次向x軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_xi和步進電機第i-1次向x軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_x(i-1)的差的絕對值是否小于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，如果是，則步進電機停止該方向的移動，執(zhí)行步驟A5；否則,執(zhí)行步驟A3；i≥1，且i為整數(shù)，電流跳變閾值I_jum大于0；

步驟A3、判斷步進電機（9）第i次向x軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_xi減去步進電機第i-1向x軸方向次移動后計算機接收到的光強電流信號I_x(i-1)的值是否大于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，是則返回執(zhí)行步驟A1，否則執(zhí)行步驟A4；

步驟A4、計算機（9）向步進電機（8）發(fā)送向-x方向移動控制信號，步進電機向-x方向移動一個步長a；此時，令i=i+1，返回執(zhí)行步驟A2；

步驟A5、記錄此時光強電流信號I_xi，以光強電流信號I_xi為初始值，以步長a控制步進電機（8）向y軸正方向移動，并且步進電機（8）每移動一個步長a光電探測器（6）向計算機（9）發(fā)送一次光強電流信號；

步驟A6、判斷步進電機第p次向y軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_yp和步進電機第p-1次向y軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_y(p-1)的差的絕對值是否小于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，如果是，則步進電機停止該方向的移動，執(zhí)行步驟A9；否則,執(zhí)行步驟A7；p≥1，且p為整數(shù)；

步驟A7、判斷步進電機（9）第p次向y軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_yp減去步進電機第p-1次向y軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_y(p-1)的值是否大于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，是則返回執(zhí)行步驟A6，否則執(zhí)行步驟A8；

步驟A8、計算機（9）向步進電機（8）發(fā)送向-y方向移動控制信號，步進電機向-y方向移動一個步長a；此時，p=p+1執(zhí)行步驟A6；

步驟A9、記錄此時光強電流信號I_yp，以光強電流信號I_yp為初始值，以步長a控制步進電機（8）向z軸正方向移動，并且步進電機（8）每移動一個步長a光電探測器（6）向計算機（9）發(fā)送一次光強電流信號；

步驟A10、判斷步進電機第q次向z軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_zq和步進電機第q-1次向z軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_z(q-1)的差的絕對值是否小于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，如果是，則步進電機停止該方向的移動，實現(xiàn)光強電流信號達到最大；否則,執(zhí)行步驟A11；q≥1，且q為整數(shù)；

步驟A11、判斷步進電機（9）第q次向z軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_zq減去步進電機第q-1次向z軸方向移動后計算機接收到的光強電流信號I_z(q-1)的值是否大于光電探測器（6）的電流跳變閾值I_jum，是則返回執(zhí)行步驟A6，否則執(zhí)行步驟A8；

步驟A12、計算機（9）向步進電機（8）發(fā)送向-z方向移動控制信號，步進電機向-z方向移動移動一個步長a；此時，q=q+1執(zhí)行步驟A10；所述z軸正方向為軸向，即光束傳播的方向。