[發明專利]一種單端輸出的腔內泵浦光參量振蕩器

有效

• 申請號: 201710253520.7
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106992426B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 張兆偉;王國峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/108
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 趙偉;李智

本發明公開了一種單端輸出的腔內泵浦光參量振蕩器，包括依次排列的激光器泵浦源、聚焦透鏡、輸入耦合鏡、激光增益晶體、雙色鏡、非線性晶體、第一曲面鏡、以及設置于非線性晶體上的壓電陶瓷，和設置于雙色鏡的反射光路上的第二曲面鏡；其中，輸入耦合鏡、激光增益晶體、雙色鏡、非線性晶體和第一曲面鏡構成激光器諧振腔；第一曲面鏡、非線性晶體、雙色鏡和第二曲面鏡構成信號光諧振腔；泵浦源經過聚焦透鏡進行泵浦，在增益介質中形成粒子數反轉，并在激光器諧振腔內形成激光振蕩，振蕩的激光經過非線性晶體產生信號光和前后向閑頻光；后向閑頻光經第二曲面鏡反射后與在非線性晶體產生的前向閑頻光一起經過第一曲面鏡耦合輸出，實現了中紅外閑頻光的單端輸出。

技術領域

本發明屬于光參量振蕩器技術領域，更具體地，涉及一種單端輸出的腔內泵浦光參量振蕩器。

背景技術

光參量振蕩器(Optical Parametric Oscillator，OPO)利用二階非線性效應，將入射激光(稱為泵浦光)轉換為兩個頻率不同的出射激光，其中一個頻率較高者稱為信號光，另一個頻率較低者稱為閑頻光，泵浦光的頻率等于信號光與閑頻光的頻率之和；OPO用于拓展激光輻射的輸出波段，實現寬帶可調諧的激光輻射。

腔內泵浦的光參量振蕩器將非線性晶體置于泵浦激光器的諧振腔內；利用諧振腔內的高功率密度，實現光參量振蕩器的低閾值振蕩；通過控制非線性耦合，腔內泵浦的光參量振蕩器可以獲得極高的功率轉換效率。文獻G.A.Turnbull,M.H.Dunn,andM.Ebrahimzadeh,“Continuous-wave,intracavity optical parametric oscillators ananalysis of power characteristics,”Appl.Phys.B 66(6),701–710(1998)對此給出了介紹。

在腔內泵浦光參量振蕩器中，振蕩的泵浦光和信號光都在非線性晶體中雙向傳輸，閑頻光也是雙向傳輸。現有腔內泵浦光參量振蕩器的閑頻光輸出都使用雙端輸出結構或者只利用一個方向的閑頻光，而沒有利用另外一個方向的閑頻光，造成了輸出利用率不高，輸出功率較低。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種單端輸出的腔內泵浦光參量振蕩器，其目的在于解決現有技術的腔內泵浦光參量振蕩器的中紅外閑頻光雙端輸出利用率不高、輸出功率較低的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種單端輸出的腔內泵浦光參量振蕩器，包括激光器泵浦源、以及沿激光器泵浦源光路方向依次排列的聚焦透鏡、輸入耦合鏡、激光增益晶體、雙色鏡、非線性晶體和第一曲面鏡，以及設置于雙色鏡的反射光路上的第二曲面鏡；其中，輸入耦合鏡、激光增益晶體、雙色鏡、非線性晶體和第一曲面鏡構成激光器諧振腔；第一曲面鏡、非線性晶體、雙色鏡和第二曲面鏡構成信號光諧振腔；第一曲面鏡和第二曲面鏡構成曲面鏡對；其中，第二曲面鏡鍍有閑頻光高反膜；

工作時，聚焦透鏡對激光器泵浦源所發出的激光器泵浦光進行聚焦，輸入耦合鏡將聚焦透鏡的出射光耦合至激光增益晶體，經過激光增益晶體的增益放大形成OPO泵浦光；OPO泵浦光通過雙色鏡到達非線性晶體，在非線性晶體內實現光參量轉換、產生信號光、前向閑頻光和后向閑頻光；第一曲面鏡對前向閑頻光直接耦合輸出，而將信號光、激光器泵浦光和OPO泵浦光反射至非線性晶體，非線性晶體對反射回來的OPO泵浦光進行再次光參量轉換，產生信號光、前后閑頻光和后向閑頻光，對反射回來的信號光直接透射，雙色鏡將信號光和后向閑頻光反射至第二曲面鏡，信號光和后向閑頻光經過第二曲面鏡反射后原路返回，經雙色鏡反射至非線性晶體，楔形非線性晶體實現對前后向閑頻光的相位補償，相干疊加之后經過第一曲面鏡輸出；

其中，前向閑頻光是指與激光器泵浦光同向的閑頻光，后向閑頻光是指與激光器泵浦光反向的閑頻光。