[實用新型]基于光伏光折變擴散管理孿晶的二次諧波產生裝置

有效

• 申請號: 201721849407.7
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN208283697U
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 林廣;李潔鵬;崔虎;羅愛平;徐文成
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

一種基于光伏光折變擴散管理孿晶的二次諧波產生裝置，該光伏光折變擴散管理孿晶由兩塊相同材料的光伏光折變晶體沿一個公共晶面鏡面對稱耦合而成，該裝置能夠克服存在于單塊光伏光折變晶體中的載流子擴散效應所引起的空間孤子光束大角度自偏轉以及由孤子光束大角度自偏轉所導致的基頻光與二次諧波之間的相位失配，還可以保護二次諧波產生過程免受外界環境干擾并防止已產生的二次諧波泄漏到空氣中，從而充分地提高二次諧波產生的轉換效率。

技術領域

本實用新型涉及光學二次諧波產生領域，具體涉及一種基于光伏光折變擴散管理孿晶的二次諧波產生裝置。

背景技術

在光學領域中，二次諧波的產生是一種光學變頻效應，已發展成為在相干光源產生中廣泛使用的一種激光變頻技術，可以用來獲得新的激光光源。二次諧波的產生可擴展有限光源的波長范圍，以滿足工業、農業、國防、醫療和科學研究等各個應用領域對不同波長相干光源的實際需求，因此在擴展激光譜線覆蓋范圍技術方面，特別是在促進短波段激光技術發展上，發揮著重要的作用。

二次諧波的產生是由介質在基頻光波電場作用下產生的二階非線性電極化所引起的一種簡并三波混頻過程。其中，實現相位匹配是激發二次諧波的必要條件，決定了二次諧波的轉換效率和光波質量。目前，業界實現相位匹配的常用方法為雙折射相位匹配(Birefringent Phase Matched，簡稱BPM)和準相位匹配(Quasi-Phase Matched，簡稱QPM)。其中，雙折射相位匹配是利用優良的單軸或雙軸非線性晶體的雙折射效應和色散特性，通過選擇光波的波矢方向和偏振方向來改變基頻光與二次諧波折射率的相對大小并使之滿足相速度匹配，并通過調整光束在晶體入射面上的入射角來實現雙折射相位匹配。然而，當采用該方法來實現相位匹配時，基頻光和二次諧波在傳輸過程中會逐漸分離，從而使轉換效率下降，這又稱為走離效應。準相位匹配是通過對光學晶體的非線性極化率在一維空間上進行周期性調制來形成極化方向彼此相反的光柵結構，并利用周期為微米量級的光柵提供適當的附加波矢來補償基頻光與二次諧波之間的相位失配，準相位匹配不存在走離效應，可以獲得較大的轉換效率。但是，由于制作周期極化晶體的工藝非常復雜且難以得到大尺寸的極化晶體，使得利用準相位匹配激發二次諧波的成本較高且較難達到高轉換效率。

由于二次諧波的轉換效率會隨著基頻光強度的增加而增加，所以若將基頻光經聚焦后射入晶體則可以提高二次諧波的轉換效率。但是，當利用雙折射相位匹配和準相位匹配在塊狀的體材料中產生二次諧波時，若經聚焦后的入射光束的寬度較窄，則光束會在衍射效應的作用下很快發散展寬，這將導致基頻光和二次諧波的相位很快失配，從而極大地降低二次諧波的轉換效率。這個問題可以采用將相互作用的光波限制在波導中傳播的方法來解決。光波導是由折射率較低介質包裹折射率較高介質而形成的結構，利用光的全反射原理將光限制在微米量級的區域內傳輸。光波導包含固化波導和柔性波導兩種類型。其中，固化波導是利用離子注入、質子交換和飛秒激光寫入等技術在光學晶體、玻璃、半導體和有機聚合物等光學材料中制作出的光波導結構。固化波導的結構是固定的，一旦制成就不能進行更改擦除，這使得固化波導的結構參數不能被調控。而柔性波導是利用光束在光折變材料中誘導出的光感應折射率波導結構。由于通過改變誘導光束的強度輪廓和功率可以調節光感應折射率波導的結構且光感應折射率波導可被重復擦除和寫入，因此由光束所誘導出的柔性波導的結構參數可以被靈活調控。