[發明專利]一種周期性極化晶體及光參量放大器

有效

• 申請號: 201710017562.0
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106707656B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 鐘亥哲;李瑛;許長文;楊建龍;王世偉;范滇元
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39
• 代理公司: 44312 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)
• 代理人: 王利彬<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于激光技術領域，尤其涉及一種周期性極化晶體及光參量放大器。本發明提供了一種周期性極化晶體，該周期性極化晶體包括第一非線性區域、線性區域及第二非線性區域，且所述第一非線性區域與所述第二非線性區域均具有周期性疇反轉結構。采用所述周期性極化晶體的光參量放大器，在光參量放大的同時，作為“副產物”的閑頻光、與入射的信號光和泵浦光沿不同方向傳輸，以此實現閑頻光與信號光的分離，從而抑制光參量放大器進入飽和放大后的能量回流，顯著提升了該光參量放大器的性能。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，尤其涉及一種周期性極化晶體及光參量放大器。

背景技術

光參量放大器(OPA，Optical Parametric Amplification)作為激光技術領域中一種重要的光學器件，被廣泛應用于科研、醫學、工業等領域。OPA的基本工作原理是將一束高頻率激光ωp和一束低頻率激光ωs同時射入非線性介質中，由于兩者之間的差頻效應，高頻率激光ωp的能量轉移到低頻率激光ωs上，從而使輸出的低頻率激光得到加強而放大，同時得到第三種頻率為ωi的閑頻光，其中，ωp>ωs、ωp＝ωs+ωi，ωp一般為泵浦光，ωs一般為信號光。

但是，所有參量過程都會受制于能量的回流。回流是指當泵浦光強烈衰減，參量過程進入飽和放大的時候，能量會由信號光和閑頻光重新流向泵浦光，因此，這種能量回流效應大大限制了光參量放大器的極限性能。

發明內容

本發明提供了一種周期性極化晶體及光參量放大器，旨在解決現有的光參量放大器中的能量回流問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種周期性極化晶體：

所述周期性極化晶體包括第一非線性區域、線性區域及第二非線性區域，所述第一非線性區域、線性區域及第二非線性區域依次相連；其中，所述第一非線性區域與所述第二非線性區域均具有周期性疇反轉結構。

進一步地，所述第一非線性區域的周期性疇反轉方向與激光傳輸方向夾角為β，所述第二非線性區域的周期性疇反轉方向與所述激光傳輸方向夾角為﹣β，以使所述第一非線性區域的疇結構與所述第二非線性區域的疇結構沿所述激光傳輸方向呈軸對稱。

進一步地，所述夾角β基于預設的夾角β與周期性極化晶體的極化周期之間的映射關系、以及所述周期性極化晶體的極化周期進行設定。

本發明還提供了一種光參量放大器，所述光參量放大器包括上述的周期性極化晶體：

所述周期性極化晶體，用于基于入射的泵浦光對入射的信號光進行放大，并生成閑頻光；及，用于將所述閑頻光、與所述信號光和所述泵浦光進行分離，以抑制所述光參量放大器進入飽和放大后的能量回流，即抑制能量由信號光和閑頻光重新流向泵浦光。

進一步地，所述泵浦光與所述信號光以共線正入射的方式，入射至所述周期性極化晶體。

進一步地，所述周期性極化晶體的第一非線性區域用于使生成的第一閑頻光從所述信號光和泵浦光的一側走離，第二非線性區域用于使生成的第二閑頻光從所述信號光和泵浦光的另一側走離。

進一步地，夾角α基于預設的夾角α與周期性極化晶體的極化周期之間的映射關系、以及所述周期性極化晶體的極化周期進行設定，其中，所述夾角α表示閑頻光與信號光/泵浦光傳輸方向之間的夾角。

進一步地，所述光參量放大器還包括激光裝置、光學耦合元件以及分光元件；

所述激光裝置，用于輸出所述泵浦光；

所述光學耦合元件，用于將所述泵浦光以及信號光空間耦合并入射至所述周期性極化晶體；

所述分光元件，用于對入射的放大后的信號光與殘余的泵浦光進行分離。