[發明專利]一種產生非共線三波長激光的二維準周期光學超晶格結構的設計方法

在審

• 申請號: 201710244646.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107015294A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 趙麗娜;曾鑫;劉杰;高垣梅;任瑩瑩
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B27/00;G02F1/355
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張曉鵬

1.一種產生非共線三波長激光的二維準周期光學超晶格結構的設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)確定兩個基波光源，將兩個基波光源在產生非共線三波長激光過程中發生的三個非線性過程中的波矢失配量作為二維準周期光學超晶格在倒空間的三個倒格矢G₁,G₂,G₃，三個倒格矢的大小和方向根據倒格矢的傅里葉系數進行優化，它們在x、y兩個方向上的分量為(G₁₁,G₁₂)，(G₂₁,G₂₂)，(G₃₁,G₃₂)，根據廣義雙網格方法，通過在倒空間增加三個第三維矢量q_j＝(q₁,q₂,q₃)，構成三維空間的基矢量K_j，K_j可以寫成一個3×3矩陣如下

2)將步驟1)獲得的倒格矢經過正交性關系得到正空間的三個三維基矢量，

其中是二維正空間的三個基矢量，是第三維正空間的基矢量；

由三個基矢量a₁,a₂,a₃組成三種平行四邊形，三種平行四邊形以準周期序列布滿整個正空間，平行四邊形的頂點作為二維準周期光學超晶格圓形疇的中心，圓形疇的半徑根據倒格矢的傅里葉系數進行優化，獲得二維準周期光學超晶格。

2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：步驟1)中，兩個基波光源包括第一基波光源和第二基波光源，所述三個非線性過程包括第一基波光源和第二基波光源的和頻過程、第一基波光源的倍頻過程和第二基波光源的倍頻過程。

3.根據權利要求2所述的設計方法，其特征在于：第一基波光源和第二基波光源的波長不同。

4.根據權利要求2所述的設計方法，其特征在于：所述基波光源為脈沖或連續的光源。

5.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：三個倒格矢與傅里葉系數和圓形疇半徑的函數為：

其中，g_j為傅里葉系數；K為常數；R為圓形疇半徑；J₁為一階貝瑟爾函數；G_j＝|G_j|(j＝1,2,3)，為三個非線性過程中的波矢失配量；ρ是δ函數之和。

6.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：步驟2)中，三種平行四邊形以廣義雙網格的排列方法準周期地布滿正空間。

7.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：所述二維準周期光學超晶格的基質材料為同成分鈮酸鋰、同成分鉭酸鋰、化學計量比鈮酸鋰、化學計量比鉭酸鋰、摻MgO的鈮酸鋰、摻MgO的鉭酸鋰、磷酸鈦氧鉀晶體KTP和磷酸鈦氧銣晶體RTP。

8.權利要求1-7任一所述設計方法在設計能產生非共線三波長激光的二維準周期光學超晶格結構中的應用。

9.權利要求1-7任一所述述設計方法設計得到的二維準周期光學超晶格，其特征在于：該光學超晶格可以將雙波長基波光源進行分光，得到非共線三波長的激光。

10.一種產生非共線三波長激光的分光系統，其特征在于：包括雙波長基波光源和上述二維準周期光學超晶格，雙波長基波光源將雙波長的光入射到二維準周期光學超晶格的一個面，在二維準周期光學超晶格的相對面產生非共線三波長的激光。