[實用新型]非線性光學器件

有效

• 申請號: 201720172741.7
• 申請日: 2017-02-25
• 公開（公告）號: CN206470514U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 席道明;黃凌雄;呂艷釗;馬永坤;魏皓
• 申請（專利權）人: 江蘇天元激光科技有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/355;G02B5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種非線性光學器件。

背景技術

目前，光學非線性過程是激光頻率拓展的重要手段，通過這種方式，能夠以更為低廉的成本得到深紫外激光、中遠紅外激光或者太赫茲振蕩，激光設計更為緊湊。光學非線性轉換主要是利用光在材料中的非線性效應和拉曼效應等，這些效應只有在高能激光的作用下才表現明顯，其頻率轉換過程中的能量效率也直接取決于材料中基頻光的能量密度以及光作用的長度。受到材料性能、尺寸、質量、成本等方面的限制，要獲得高效的激光非線性轉換并不容易。將基頻光約束在非線性光學材料中獲得高能量密度，從而提高能量轉換效率，這是非線性光學器件設計中最為常用的方法。通常都是將非線性光學材料直接置于激光振蕩腔中，即腔內非線性轉換，這在實踐中獲得了很好的效果，例如激光腔內倍頻。而非線性光學材料無法置于光學振蕩腔中時，即腔內非線性轉換，這時激光非線性轉換效率將嚴重降低；或者必須采用操作條件嚴苛、成本高昂的技術手段，方能提高激光非線性轉換效率。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種非線性光學器件，它借助閃耀光柵的閃耀特性，使基頻激光能夠被有效地約束在閃耀光柵和全反射鏡構成的振蕩腔中，進而在非線性光學材料中完成非線性轉換，從而提高激光非線性轉換效率。

本實用新型解決上述技術問題采取的技術方案是：一種非線性光學器件，它包括：

閃耀光柵，當基頻激光沿著閃耀光柵的入射方向入射所述閃耀光柵時，所述基頻激光中的大部分反射至閃耀光柵的閃耀方向上；當基頻激光沿著閃耀光柵的閃耀方向入射閃耀光柵時，基頻激光中的大部分將會反向沿閃耀方向傳播；其中，所述入射方向和閃耀方向關于閃耀光柵的法線對稱；

振蕩部分，所述振蕩部分包括非線性光學材料和全反射鏡，所述非線性光學材料和全反射鏡沿著閃耀光柵的閃耀方向依次設置，并且所述全反射鏡和所述閃耀光柵構建成振蕩腔，所述非線性光學材料用于將入射至非線性光學材料的基頻激光中的至少一部分轉換為非線性激光，所述全反射鏡用于將入射至全反射鏡的非線性激光輸出和用于將入射至全反射鏡的基頻激光沿閃耀光柵的閃耀方向的反向反射至閃耀光柵上。

進一步為了對基頻激光進行整形，使之到達非線性光學材料時，單位面積上的能量密度得到提高以提升非線性轉換效率，同時，光束傳輸到閃耀光柵時，單位面積上的能量密度降低以保護光柵，所述振蕩部分還包括用于將沿著閃耀光柵的閃耀方向傳送的基頻激光的光束半徑縮小的腔內整形透鏡，所述腔內整形透鏡、所述非線性光學材料和全反射鏡沿著閃耀光柵的閃耀方向依次設置。

進一步為了使入射的基頻激光保持高的傳輸質量，降低單位面積上的能量密度以免損壞閃耀光柵，并防止閃耀光柵反射回的光對基頻激光光源造成破壞，沿著閃耀光柵30的入射方向依次設置有光隔離器20和用于將沿著閃耀光柵30的入射方向傳送的基頻激光的光束半徑擴大的腔外整形透鏡10，所述光隔離器用于通過沿著閃耀光柵的入射方向入射的基頻激光和阻止通過沿著閃耀光柵的入射方向的反向反射的基頻激光。

進一步，所述腔外整形透鏡為對基頻激光進行增透的擴束鏡。

進一步，所述非線性光學材料包括具有非線性效應或拉曼效應的光學材料。

進一步，所述非線性光學材料為KTP晶體或PbWO₄晶體。

進一步，所述非線性光學材料的近閃耀光柵的一端對非線性激光全反射，所述非線性光學材料的遠閃耀光柵的一端對非線性激光增透。

采用了上述技術方案后，閃耀光柵和全反射鏡構建一個振蕩腔，其中閃耀光柵對于基頻激光在某一特定衍射級上具有閃耀特性，即基頻激光沿這一特定衍射級方向入射該閃耀光柵時，大部分基頻激光將會沿同一光路反向傳播，該衍射級方向為閃耀方向；同樣，全反射鏡也會把基頻激光反射回入射光路，因此，在該腔內，基頻激光的每一次往返過程中都只有很少一部分會由于閃耀光柵的衍射和反射逸出。與閃耀方向同一衍射級的方向，其與閃耀方向通過光柵法線相對稱，該方向為入射方向，當基頻激光沿入射方向入射閃耀光柵時，大部分基頻激光將會由于鏡面反射傳播到閃耀方向，其余部分會反射回入射光路或衍射到其它衍射級，所以選擇入射方向作為基頻激光輸入方向，選擇合適的非線性光學材料置于設計好的振蕩腔中，基頻激光注入腔內后，在其完全損耗前能夠多次通過非線性光學材料，從而提高非線性轉換的效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的非線性光學器件的原理圖。

具體實施方式