[實用新型]自分光式非線性光頻變換器

有效

• 申請號: 201721352321.3
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN207338896U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 曲大鵬;任廣勝;竇微;陳晴;鄧巖;鄭權;周凱
• 申請（專利權）人: 長春新產業光電技術有限公司
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;G02F1/355;G02B1/11
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

本實用新型涉及一種自分光式非線性光頻變換器，由第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體組成，其特征在于：第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體為相同材料的單軸晶體，單軸晶體為偏硼酸系單軸晶體，第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體鍵合成一個塊狀晶體；塊狀晶體具有5個特征面，5個特征面均經過光學精密拋光，其中第一部分單軸晶體為倍頻部分，倍頻部分包含第一特征面，第二特征面和第三特征面，還包括最佳倍頻匹配角θ方向與第一部分晶體z軸形成的主平面A；其同時實現了光頻變換和晶體內分離倍頻光與基頻光兩個功能，使倍頻產生的短波長激光與基頻光在晶體的不同位置出射，避免了短波長激光對晶體出光界面的損傷影響到基頻光，可適用于激光器腔外倍頻也可以適用于腔內倍頻中，插入損耗低。

技術領域

本實用新型涉及一種自分光式非線性光頻變換器，屬于一種光學儀器。

背景技術

目前固體激光器中的短波激光（波長小于400nm）主要由可見光和近紅外波段的激光作為基頻光，通過非線性效應倍頻產生，在這一過程中倍頻產生的短波激光會與基頻光同時從非線性晶體的同一位置出射。由于短波激光的光子能量較高，容易在晶體出光界面造成老化損傷，進而增加基頻光的損耗，導致激光腔內倍頻效率顯著下降。本發明技術可以使短波倍頻光與基頻光在傳輸到晶體與空氣的交接界面之前分離，可避免短波激光的損傷機制對基頻光的影響，減少基頻光的損耗，由于基頻光的損耗增加是導致激光器功率衰減的主要影響因素，所以該方法可顯著增加紫外激光器的壽命。

短波激光非線性頻率變換技術中，主要采用直接入射非線性晶體然后同光路出射的方式，該方案中基頻光與非線性變換產生的倍頻光同光路傳輸，不可避免的會出現短波激光損傷傳輸介質并導致基頻光損耗增加，進而導致激光功率出現下降。

發明內容

本發明的目的是提供一種自分光式非線性光頻變換器，其同時實現了光頻變換和晶體內分離倍頻光與基頻光兩個功能，使倍頻產生的短波長激光與基頻光在晶體的不同位置出射，避免了短波長激光對晶體出光界面的損傷影響到基頻光，可適用于激光器腔外倍頻也可以適用于腔內倍頻中，插入損耗低。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：自分光式非線性光頻變換器，由第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體組成，其特征在于：第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體為相同材料的單軸晶體，單軸晶體為偏硼酸系單軸晶體，第一部分單軸晶體和第二部分單軸晶體鍵合成一個塊狀晶體；塊狀晶體具有5個特征面，5個特征面均經過光學精密拋光，其中第一部分單軸晶體為倍頻部分，倍頻部分包含第一特征面，第二特征面和第三特征面，還包括最佳倍頻匹配角θ方向與第一部分晶體z軸形成的主平面A；

第二部分晶體為自分光部分, 自分光部分包含第四特征面和第五特征面，自分光部分的 z軸同時平行于倍頻部分的晶體主平面A和第四特征面；第一特征面為入射面，基頻光以滿足晶體最佳倍頻非線性匹配角θ方向進入晶體倍頻部分，自分光部分的結晶學光軸與倍頻部分的主平面A平行，且與倍頻部分的基頻光最佳非線性匹配角θ方向垂直；第二特征面與主平面A的夾角為θm，第三特征面與第二特征面的夾角范圍為[90°+θm- atan（n0/n1）]至（90°-θm），n0為基頻光在空氣中的折射率，n1為基頻光在晶體倍頻部分的折射率,倍頻部分晶體與自分光部分晶體的交界面M由第四特征面與第二特征面通過鍵合形成，即第二特征面與第四特征面與交界面M重合，交界面M兩側分別為倍頻部分晶體和自分光部分晶體，第五特征面為基頻光出射面，與主平面A夾角為[90°-atan（n0/n2）]，第五特征面的表面蒸鍍有一層基頻光減反膜。n0為基頻光在空氣中的折射率，n2為基頻光在晶體自分光部分的折射率；