[發明專利]腔外激光頻率變換系統及變換方法

有效

• 申請號: 201410110905.4
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103872567A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（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

技術領域

本發明涉及快速獲得高效率腔外激光頻率變換系統及方法，屬于激光與物質相互作用領域。

背景技術

激光的出現給生物醫學、軍事、材料加工等領域注入了新的活力。不同的領域往往需要用不同波長的激光作為光源，對某一固定波長激光，通過非線性光學的光參量過程，而得到波長連續可調的光參量激光技術成為了一種獲得新的波長激光的重要手段。根據非線性晶體放置的位置——激光諧振腔內或腔外，頻率變換方式分為諧振腔內頻率變換和腔外頻率變換兩種。與腔內頻率變換相比，腔外頻率變換具有結構簡單，容易搭建等優點。但是由于非線性晶體的閾值很高，要獲得高的變換效率，基波的功率密度要足夠高，所以基波多采用調Q激光脈沖或鎖模激光脈沖。在穩定工作的非線性晶體中，同時存在倍頻、和頻與差頻等多種非線性效應，故更換不同濾波裝置就可獲得不同波長的激光輸出。現有的腔外激光頻率變換系統，多采用手動操作的機械裝置來調節非線性晶體的位置，以實現相位匹配條件，這種方法需進行大量的機械調節，其不僅費時費力，而且極易造成晶體位置不準確，降低頻率變換效率。公開號為CN101436753的專利雖然改機械調節為光學調節，仍需手動旋轉波片，公開號為CN101436753的專利雖引入了步進電機系統，但其只采用了硬件來改變非線性晶體的位置，未做到軟硬件結合，這兩種方式均存在自動化程度低的問題。

發明內容

本發明為了解決現有腔外激光頻率變換方法中存在的倍頻效率差，腔外激光頻率變換系統的自動化程度低的問題，提出了一種腔外激光頻率變換系統及變換方法。

本發明所述腔外激光頻率變換系統，該系統包括短脈沖激光器、光闌、非線性晶體、濾波片、偏振片或衰減片、光電探測器、步進電機、晶體架和計算機；

非線性晶體放置在晶體架上，所述晶體架的底面中心固定在步進電機的輸出軸上，短脈沖激光器發射的激光經光闌調整傳輸方向后的光束入射至非線性晶體，經非線性晶體進行頻率變換后的混合光入射至濾波片，經濾波片濾波后的目標光束發射至偏振片或衰減片，經偏振片或衰減片后射出的光束入射至光電探測器的感光面上，光電探測器的光強電信號輸出端連接計算機的光強電信號輸入端，計算機的串口通過數據線連接步進電機的位移信號輸入端。

腔外激光頻率變換方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、短脈沖激光器輸出的線偏振光脈沖經光闌調整傳輸方向后的光束，入射到非線性晶體，在非線性晶體中發生頻率變換效應，再經濾波片濾除雜質光獲得目標光束，目標光束經衰減片或偏振片減小光束的光強后，入射至光電探測器的光敏面上；

步驟二、光電探測器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；

步驟三、計算機接收光電探測器發送的光強電流信號，并根據光強電流信號的電流大小調整步進電機運動，每調整一個步長，光電探測器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，輸出效率最大實現腔外激光頻率變換。

本發明所述腔外激光頻率變換系統及方法，采用計算機對步進電機進行控制，同時采用光電探測器采集光信號，并將光信號轉化為電信號發送給計算機，計算機根據接收到的信號光強調節步進電機的位置，進而調節非線性晶體的位置，使經非線性晶體后的混合光束的效率最大，有效地提高了腔外激光頻率變換方法的倍頻效率和腔外激光頻率變換系統的自動化程度，且同比腔外激光頻率變換方法的倍頻效率提高了10%～20%，腔外激光頻率變換系統的自動化程度提高了50%。

附圖說明

圖1為本發明所述的腔外激光頻率變換系統的原理框圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述腔外激光頻率變換系統，該系統包括短脈沖激光器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發射的激光經光闌2調整傳輸方向后的光束入射至非線性晶體3，經非線性晶體3進行頻率變換后的混合光入射至濾波片4，經濾波片4濾波后的目標光束發射至偏振片或衰減片5，經偏振片或衰減片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的串口通過數據線連接步進電機8的位移信號輸入端。