[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410590683.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104300354A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘亥哲;李瑛;章禮富;文雙春;范滇元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/108
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/108;H01S3/094
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器。

背景技術(shù)

同步泵浦的光參量振蕩激光器（OPO）具有調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)高重復(fù)率（100?MHz）的高功率超短脈沖輸出。以近紅外飛秒激光為泵浦源的中紅外飛秒OPO，是目前獲得中紅外超短脈沖，特別是中紅外“光頻梳”的一個(gè)較為有效的方法。

阻礙中紅外飛秒OPO進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)技術(shù)難題是如何消除光參量振蕩過(guò)程中相互作用的泵浦光、信號(hào)光以及閑頻光之間的群速度失配（GVM），以及由此造成的轉(zhuǎn)換效率不高、增益帶寬窄化等問(wèn)題。GVM帶來(lái)的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：從時(shí)間上看，在振蕩放大過(guò)程中，信號(hào)光會(huì)與泵浦光逐漸走離，這將直接影響最終的轉(zhuǎn)換效率；從頻譜上看，?GVM的存在會(huì)造成OPO的增益帶寬窄化，脈沖展寬。這對(duì)獲得超短脈寬的中紅外飛秒激光來(lái)說(shuō)是極為不利的。

為了消除光參量過(guò)程中GVM帶來(lái)的影響，現(xiàn)有的解決方案主要包括：采用非共線的位相匹配技術(shù)、加入色散控制器件（例如啁啾鏡）、或者讓OPO工作在簡(jiǎn)并狀態(tài)等。但是，色散控制器件并不能解決GVM造成的增益帶寬窄化的問(wèn)題；采用非共線的位相匹配方式，確實(shí)能夠提高參量過(guò)程的匹配帶寬，但也必然會(huì)使輸出激光帶有難以補(bǔ)償?shù)慕巧ⅲ焕诤罄m(xù)的使用；讓OPO系統(tǒng)工作在簡(jiǎn)并狀態(tài)能夠使信號(hào)光與閑頻光“天然”滿(mǎn)足群速度匹配，但是，受限于有限的泵浦光源，只有為數(shù)不多的激光波長(zhǎng)能夠工作在這種模式。此外，還有人設(shè)計(jì)出了啁啾結(jié)構(gòu)的周期極化晶體（APPLN），通過(guò)逐漸改變晶體通光方向上的極化周期，使信號(hào)光的不同頻率成分都能在一定的晶體區(qū)域內(nèi)滿(mǎn)足位相匹配。但是，這種方法實(shí)際上是縮短了非線性晶體的有效長(zhǎng)度，還給晶體的設(shè)計(jì)加工帶來(lái)很大的困難。

因此現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于為用戶(hù)提供一種基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其能夠調(diào)整信號(hào)光、閑頻光以及泵浦光三者間群速度關(guān)系，甚至完全消除光參量振蕩過(guò)程中的群速度失配。本發(fā)明以?xún)?yōu)化光參量振蕩激光器的轉(zhuǎn)換效率、脈沖寬度或者閾值光強(qiáng)為目的，通過(guò)控制非線性晶體的工作溫度，改變信號(hào)光、閑頻光以及泵浦光三者間的群速度關(guān)系。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，包括：

飛秒激光泵浦源；

輸入耦合鏡；

MgO:PPLN晶體；

輸出耦合鏡；

分光棱鏡；

其中，所述飛秒激光泵浦源、輸入耦合鏡、MgO:PPLN晶體、輸出耦合鏡和分光棱鏡依次放置；

由所述飛秒激光泵浦源發(fā)出的脈沖激光，經(jīng)過(guò)所述輸入耦合鏡后再進(jìn)入MgO:PPLN晶體，在所述輸入耦合鏡和所述輸出耦合鏡之間形成來(lái)回光參量振蕩，并從所述輸出耦合鏡射出混合光，所述混合光經(jīng)分光棱鏡分離后得到中紅外超短脈沖激光。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述MgO:PPLN晶體為滿(mǎn)足I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的MgO:PPLN晶體。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述MgO:PPLN晶體下方還設(shè)置有用于對(duì)所述MgO:PPLN晶體的工作溫度進(jìn)行調(diào)控的晶體控溫爐。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述晶體控溫爐的工作溫度為20-220℃。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述混合光包括信號(hào)光、閑頻光及殘留脈沖激光。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述MgO:PPLN晶體和所述輸出耦合鏡之間的光路上還設(shè)置有用于消除群速度色散效應(yīng)的色散補(bǔ)償裝置。

所述基于I類(lèi)準(zhǔn)位相匹配的光參量振蕩激光器，其中，所述飛秒激光泵浦源為近紅外0.78-1.6μm的飛秒激光器。