[發(fā)明專利]一種泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710208120.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN106814516B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張兆偉;馮璽
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/35
• 分類號(hào): G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發(fā)明公開了一種泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器，包括：單頻泵浦激光器、光束準(zhǔn)直單元、第一光隔離器、泵浦輸入耦合鏡、第一凹面鏡、非線性晶體、第二凹面鏡、雙色鏡、光學(xué)帶通濾波器和OPO信號(hào)光輸出耦合鏡。本發(fā)明將非線性晶體直接置于兩個(gè)凹面鏡之間，通過選用短焦距的凹面鏡，可以獲得更小的信號(hào)和泵浦光的光斑面積；利用折疊腔增加信號(hào)光腔和泵浦光腔的腔長，可以進(jìn)一步降低信號(hào)和泵浦光在非線性晶體內(nèi)的光斑面積，實(shí)現(xiàn)極低的振蕩閾值，其振蕩閾值可低于60毫瓦甚至低于30毫瓦。低閾值的連續(xù)波光參量振蕩器可以降低對泵浦激光的功率要求，結(jié)構(gòu)相對簡單，易于實(shí)現(xiàn)小型化和實(shí)用化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光參量振蕩器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器。

背景技術(shù)

光參量振蕩器(optical parametric oscillator，簡稱OPO)利用二階非線性效應(yīng)，將入射激光，稱為泵浦光轉(zhuǎn)換為兩個(gè)頻率不同的出射激光，其中一個(gè)頻率較高者稱為信號(hào)光，另一個(gè)頻率更較低的稱為閑頻光，泵浦光的頻率等于信號(hào)光和閑頻光的頻率之和；光參量振蕩器用于拓展激光輻射的輸出波段，產(chǎn)生寬帶可調(diào)諧的激光輻射。

連續(xù)波光參量振蕩器一般采用光纖放大器作為泵浦源；采用較長的周期極化的非線性晶體，例如周期極化的鈮酸鋰晶體(Periodically poled lithium niobate，簡稱PPLN)，作為增益介質(zhì)以降低振蕩閾值，此時(shí)振蕩閾值一般為2-3W。典型的連續(xù)波單諧振的光參量振蕩器的配置與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如文獻(xiàn)E.Andrieux，T.Zanon，M.Cadoret，A.Rihan，andJ.-J.Zondy，“500GHz mode-hop-free idler tuning range with a frequency-stabilized singly resonant optical parametric oscillator，”O(jiān)pt.Lett.36，1212-1214(2011)所示。

采用泵浦諧振技術(shù)，使得泵浦激光器在諧振腔中振蕩，可以在光參量振蕩器中獲得更高的泵浦功率密度，大幅度降低連續(xù)波光參量振蕩器的振蕩閾值。目前實(shí)驗(yàn)所獲得的泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器的振蕩閾值為400毫瓦左右。典型的泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器的配置與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如文獻(xiàn)F.Muller，A.Popp，F(xiàn).Kuhnemann，and S.Schiller，“Transportable，highly-sensitive photoacoustic spectrometer based on acontinuous-wave dual-cavity optical parametric oscillator，”O(jiān)pt.Express 11，2820-25(2003)所示。

目前，采用泵浦諧振技術(shù)的連續(xù)波光參量振蕩器的振蕩閾值依然偏高，這主要是因?yàn)楣鈪⒘空袷幤鞯谋闷止庠诂F(xiàn)有配置中的光斑面積較大；需要使用瓦級(jí)輸出功率的單頻激光與功率放大系統(tǒng)作為泵浦源，因而泵浦系統(tǒng)復(fù)雜度高，體積偏大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種更低振蕩閾值(可低于60毫瓦甚至30毫瓦)的連續(xù)波光參量振蕩器，克服現(xiàn)有技術(shù)振蕩閾值偏高以及對泵浦系統(tǒng)輸出功率要求高的問題。

本發(fā)明提供了一種泵浦諧振的連續(xù)波光參量振蕩器，包括：單頻泵浦激光器、光束準(zhǔn)直單元、第一光隔離器、泵浦輸入耦合鏡、第一凹面鏡、非線性晶體、第二凹面鏡、雙色鏡、光學(xué)帶通濾波器和輸出耦合鏡；單頻泵浦激光器作為泵浦源發(fā)射OPO泵浦光，OPO泵浦光經(jīng)光束準(zhǔn)直單元進(jìn)行準(zhǔn)直后再經(jīng)過所述光隔離器后，準(zhǔn)直后的OPO泵浦光依次經(jīng)過泵浦輸入耦合鏡、第一凹面鏡、非線性晶體、第二凹面鏡和雙色鏡，且在由泵浦輸入耦合鏡、第一凹面鏡、非線性晶體、第二凹面鏡和雙色鏡構(gòu)成的第一諧振腔內(nèi)形成振蕩；在第一諧振腔內(nèi)振蕩的泵浦光經(jīng)過非線性晶體產(chǎn)生OPO信號(hào)光和OPO閑頻光；OPO信號(hào)光在由泵浦輸入耦合鏡、第一凹面鏡、非線性晶體、第二凹面鏡、雙色鏡、光學(xué)帶通濾波器和輸出耦合鏡所構(gòu)成的第二諧振腔內(nèi)形成振蕩；在第二諧振腔內(nèi)振蕩的OPO信號(hào)光經(jīng)過輸出耦合鏡輸出，OPO閑頻光經(jīng)過第一凹面鏡和第二凹面鏡分別輸出。