[發明專利]一種鎖模紫外激光器的光路系統

在審

• 申請號: 201511034209.0
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105633785A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 郭邦紅;范榕華;郭建軍;張文杰;張盼盼;張立濤;王鈺
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/109;H01S3/11;H01S3/16;H01S3/0941
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;王鴿

技術領域

本發明涉及激光通信與量子通信領域，具體涉及一種鎖模紫外激光器的光路系統。

背景技術

由于量子糾纏態在基本量子物理研究和量子信息技術研究中的重要意義，量子糾纏態 成為近年來量子通信的一個熱點研究領域。基于糾纏光子的量子密鑰分配方案首先由Ekert 于1991年提出，它可以回避用極弱光脈沖模擬單光子光源的困難，且避免了由分光竊聽引 起的安全隱患。另外，糾纏光子的關聯性可以長距離保持，這種方案的保密性更加突出。 因此量子糾纏態的制備是量子信息、量子計算等領域研究的關鍵環節。

目前，在激光泵浦非線性光學晶體的參量下轉換過程中，產生的孿生雙光量子輻射場 是良好的雙粒子糾纏態源，特別是制備具有高維特性的軌道角動量糾纏態已在理論和實驗 上得到廣泛關注。量子通信領域的物理學家利用這一優勢，做了大量理論和實驗工作，希 望可以得到光束質量更好、轉換效率高以及鎖模穩定的軌道角動量糾纏態。

發明內容

本發明目的是克服現有技術的不足，提供一種倍頻轉換效率好，可形成鎖模激光時激 光器的輸出能量得到充分利用的，產生激光頻率穩定的鎖模紫外激光器的光路系統。

本發明的技術方案是：一種鎖模紫外激光器的光路系統，包括泵浦光源、分束器、諧 振腔單元、倍頻單元和輸出單元，其中：

所述諧振腔單元用于產生1064nm鎖模激光，其包括第一反射鏡、耦合透鏡、第一平凹 鏡、第二平凹鏡、正釩酸釔晶體及半導體可飽和吸收鏡；

所述倍頻單元用于產生355nm激光，其包括第二反射鏡、二倍頻模塊、三倍頻模塊、第 三反射鏡和吸收板；

所述輸出單元用于調整光束質量，其包括第四反射鏡、柱面鏡、第五反射鏡、第六反 射鏡、球面鏡和窗口片；

所述泵浦光源產生激光脈沖并輸入至諧振腔單元，所述激光脈沖經第一反射鏡與耦合 透鏡后進入到由所述第一平凹鏡與第二平凹鏡構成的諧振腔、并與工作物質釩酸釔晶體及 半導體可飽和吸收鏡作用產生1064nm激光，1064nm激光再由第二平凹鏡反射至所述分束器；

所述激光脈沖通過分束器進入到倍頻單元后，再依次經過第二反射鏡、二倍頻模塊、 三倍頻模塊、第三反射鏡和吸收板進入到輸出單元，在輸出單元中依次經過所述第四反射 鏡、柱面鏡、第五反射鏡、第六反射鏡和球面鏡后，最后從所述窗口片輸出紫外鎖模激光。

優選地，所述泵浦光源為激光二極管，其在室溫下中心波長為808nm。

優選地，所述第一反射鏡為1064nm反射鏡。

優選地，所述第一平凹鏡為內側凹面鍍808nm高反膜的反射鏡，可透射1064nm；所述 第二平凹鏡為全反射鏡，反射808nm與1064nm的光束。

優選地，所述半導體可飽和吸收鏡以非線性效應作為鎖模機制。

優選地，所述二倍頻模塊和三倍頻模塊均包括凸透鏡和三硼酸鋰晶體。

優選地，所述第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡均為355nm反射鏡， 用于改變光路方向。

優選地，所述柱面鏡采用非球面透鏡。

優選地，所述球面鏡包括第一透鏡和第二透鏡，且所述第一透鏡和第二透鏡均采用光 學鍍膜玻璃透鏡。

優選地，所述第二透鏡采用雙膠合消像差透鏡。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1.本發明采用了摻釹釩酸釔晶體，摻釹釩酸釔晶體性能優良，對泵浦光有較高的吸收 系數和更大的受激發射截面，其與三硼酸鋰(LBO)晶體配合使用，能夠達到較好的倍頻轉 換效率；

2.應用半導體可飽和吸收鏡(SESAM)提供鎖模的自啟動機制，可在腔內制成鎖模激光；

3.選用三硼酸鋰(LBO)這一新型非線性光學晶體，有寬透光波段范圍、寬的允許角和 小的走離角；且I類及II類非臨界相位匹配范圍寬，I類相位匹配，產生的532nm二次 諧波與1064nm基波具有相互垂直的偏振態，恰好滿足三硼酸鋰(LBO)晶體三倍頻II類 相位匹配條件，可克服走離效應來獲得高的倍頻效率使激光器的輸出能量得到充分利用；

4.本發明結構緊湊，設計簡單，所產生激光頻率穩定，波長范圍窄；

5.本發明在經BBO晶體后自發參量下轉換得到軌道角動量糾纏態，可應用于量子通信 領域在軌道角動量糾纏的制備。

附圖說明