[發明專利]一種測量非線性晶體熱透鏡焦距的裝置和方法

有效

• 申請號: 201710041976.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106706272B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 盧華東;魏嬌;蘇靜;彭堃墀
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 張福增

本發明提供了一種測量非線性晶體熱透鏡焦距的裝置和方法，裝置包括非線性晶體、光學諧振腔、單頻激光器、功率調節器、分束器、光電探測器、示波器、信號發生器、高壓放大器。所述非線性晶體放置在光學諧振腔的最小腰斑處；單頻激光器的輸出光經功率調節器后注入到光學諧振腔中；分束器將光學諧振腔輸出的倍頻光和基頻光分離；基頻光注入到光電探測器，用示波器記錄得到光學諧振腔的透射譜；由信號發生器產生低頻信號，經高壓放大器放大后加載于粘連在腔鏡的壓電陶瓷上。本發明根據記錄的透射譜測量得到光學諧振腔諧振頻率的偏移量，根據公式計算得到非線性晶體的熱透鏡焦距。該裝置和方法簡單、操作方便、測量結果準確，具有較高的實用價值。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，具體屬于一種用于測量非線性晶體熱透鏡焦距的裝置和方法。

背景技術

單頻紫外激光作為一種重要的激光光源被廣泛地應用于生物醫療、激光印刷、高精細光譜學、非經典光場的制備等領域。現有的增益介質的熒光光譜范圍一般在600-1500nm的近紅外到中紅外波段，而倍頻技術為獲得更短波長激光提供了有效的途徑。但是，隨著研究的不斷深入，人們發現在倍頻產生高功率紫外光的過程中，非線性晶體的熱效應非常嚴重，嚴重制約了倍頻光功率的進一步提高。熱透鏡焦距是衡量熱效應嚴重程度的一個重要指標，為了獲得更高功率的單頻紫外激光，需要研究非線性晶體的熱特性并準確測定不同注入功率下晶體的熱透鏡焦距。

傳統的測量熱透鏡焦距的方法主要集中在對增益介質熱透鏡焦距的測量。最具代表性的有探針光法、平平腔法。探針光法是讓一束平行光通過具有熱透鏡效應的增益介質，通過測量平行光束的聚焦位置來確定該增益介質的熱透鏡焦距。該方法的優點是直觀，但需要額外引入一束光，且測量精度非常低，不能準確反映晶體熱效應的嚴重程度。平平腔法是通過測輸出激光的腰斑的位置和大小再反推晶體的熱透鏡焦距，計算過程較復雜、測量精度低。而在倍頻過程中，引起晶體熱效應的因素較為復雜，包括晶體單獨對基頻光的吸收，單獨對倍頻光的吸收以及倍頻光誘導基頻光的吸收，用以上方法均無法具體分析非線性晶體的熱特性，且無法準確測量非線性晶體的熱透鏡焦距。

發明內容

為了解決現有方法的局限性，本發明的目的在于提供一種操作簡單、結果準確的測定非線性晶體熱透鏡焦距的裝置和方法。

本發明提供的一種測量非線性晶體熱透鏡焦距的裝置，包括非線性晶體、光學諧振腔、單頻激光器、功率調節器、分束器、光電探測器、示波器、信號發生器、高壓放大器。其特征在于，所述非線性晶體放置在光學諧振腔的最小腰斑處；單頻激光器的輸出光經過功率調節器后注入到光學諧振腔中；由信號發生器產生低頻掃描信號，經高壓放大器放大后加載于粘連在腔鏡的壓電陶瓷上；分束器將光學諧振腔輸出的倍頻光和基頻光分離；基頻光注入到光電探測器轉化為電信號，光電探測器的輸出信號輸入到示波器記錄不同注入功率下光學諧振腔的透射譜。

所述的非線性晶體為雙折射相位匹配的LBO、BIBO、BBO或準相位匹配的PPKTP、PPLN、PPSLT等。

所述的光學諧振腔為駐波腔或行波腔。

所述的單頻激光器為連續單頻可調諧鈦寶石激光器、連續單頻1064nm激光器或連續單頻1342nm激光器。

所述的功率調節器由λ/2波片和偏振分光棱鏡組成。

所述的示波器為可存儲記錄數據的數字示波器。

本發明提供的一種測量非線性晶體熱透鏡焦距的方法，其原理為：在外腔倍頻過程中，為了獲得穩定的倍頻光輸出，需要將光學諧振腔鎖定在注入的基頻光的頻率上，當掃描光學諧振腔的腔長來尋找諧振點時，非線性晶體嚴重的熱效應導致了光學諧振腔諧振頻率的偏移，表現為諧振腔透射譜的展寬。而諧振腔諧振頻率的偏移量與非線性晶體的熱透鏡焦距有一定的關系，通過測量諧振頻率偏移量的大小可以得到非線性晶體的熱透鏡焦距。