[發明專利]一種腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置及方法

有效

• 申請號: 201710040056.3
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108336632B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 王志敏;劉旭超;張豐豐;宗楠;張申金;楊峰;彭欽軍;許祖彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

1.一種腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置，其特征在于，包括：第一激光器、光學隔離器、變換透鏡組、外腔晶體組件和溫控儀，所述第一激光器的輸出口朝向所述光學隔離器，所述光學隔離器、變換透鏡組和外腔晶體組件沿所述第一激光器輸出光的傳輸方向依次設置，所述溫控儀上設有激光輸入窗口和激光輸出窗口，所述外腔晶體組件設于所述溫控儀的內部，且所述外腔晶體組件包括光學晶體和設于所述光學晶體上的諧振腔鏡，所述諧振腔鏡使所述光學晶體的內部形成諧振腔，所述溫控儀通過改變溫度控制所述外腔晶體組件的長度；

所述的溫控儀包括晶體爐和溫控電路系統，所述的晶體爐包裹在所述外腔晶體外，所述溫控電路系統用于對晶體爐進行精確控溫從而精確控制所述光學晶體的長度，使所述光學晶體的共振縱模與所述第一激光器的輸出縱模相匹配。

2.根據權利要求1所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置，其特征在于，所述光學晶體為棒狀、塊狀或板狀結構，其激光輸入端面和激光輸出端面平行設置或為對稱設置的凹面，且所述第一激光器輸出光垂直于所述激光輸入端面射入所述光學晶體內；所述諧振腔鏡包括設于所述光學晶體的激光輸入端面上的第一腔鏡和設于所述光學晶體的激光輸出端面上的第二腔鏡，所述第一腔鏡對所述第一激光器的輸出光部分反射，對經光學晶體變換后的輸出光全反射；所述第二腔鏡對所述第一激光器的輸出光全反射，對經光學晶體變換后輸出光高透。

3.根據權利要求1所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置，其特征在于，所述光學晶體為多面體結構，其激光輸入端面和激光輸出端面之間存在一定夾角，且所述諧振腔鏡包括設于所述外腔晶體的激光輸入端面上的第三腔鏡、設于所述外腔晶體的激光輸出端面上的第四腔鏡和設于所述外腔晶體側面的第五腔鏡，所述第五腔鏡的數量為一個或多個；所述第三腔鏡對所述第一激光器的輸出光部分反射，對經光學晶體變換后輸出光全反射，所述第四腔鏡對所述第一激光器的輸出光全反射，對經光學晶體變換后輸出光高透，所述第五腔鏡對所述第一激光器的輸出光和經光學晶體變換后輸出光均全反射；所述第一激光器的輸出光經第三腔鏡注入到所述光學晶體內、再經第四腔鏡和第五腔鏡的反射形成閉合光路。

4.根據權利要求2或3所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置，其特征在于，所述光學晶體采用同種材質的晶體高溫鍵合而成，或采用多種透明材料組合而成；所述諧振腔鏡采用鍍膜的方式制成，或粘接與所述光學晶體不同材質的透明晶體再鍍膜制成；所述諧振腔鏡的表面為平面、球面或拋物面；所述光學晶體由非線性倍頻晶體、增益介質或非線性光參量振蕩晶體中的一種制作而成。

5.根據權利要求4所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置，其特征在于，該裝置還包括第二激光器，所述第二激光器發出的激光入射到所述外腔晶體組件內，用于激活所述光學晶體。

6.一種利用權利要求4所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置進行倍頻方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)第一激光器發射的基頻光依次經過光學隔離器、變換透鏡組后，注入到由非線性倍頻晶體制成的外腔晶體組件內；

(2)調節溫控儀的目標溫度，使外腔晶體組件的長度發生變化；

(3)調節變換透鏡組，使變換后的光束與外腔晶體組件的各個諧振腔鏡組合成的諧振腔的本征模式匹配；

(4)重復步驟(2)和(3)，直至所述基頻光在外腔晶體組件內共振增強，在非線性倍頻晶體的作用下，基頻光轉化為倍頻光從激光輸出窗口輸出。

7.一種利用權利要求4所述的腔鏡晶體一體化的超穩腔裝置進行注入鎖定方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)第一激光器發射的輸出光依次經過光學隔離器、變換透鏡組后，注入到由激光增益介質制成的外腔晶體組件內；

(2)調節溫控儀的目標溫度，使外腔晶體組件的長度發生變化；

(3)調節變換透鏡組，使變換后的光束與外腔晶體組件的諧振腔的本征模式匹配；

(4)重復步驟(2)和(3)，直至光束在諧振腔內諧振，從而實現注入鎖定。