[發(fā)明專利]連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810092930.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108365514B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧華東;郭永瑞;蘇靜;彭堃墀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/109
• 分類號(hào): H01S3/109
• 代理公司: 14110 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳

1.一種連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供一內(nèi)腔倍頻激光器，并在所述內(nèi)腔倍頻激光器進(jìn)行單頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，獲取運(yùn)轉(zhuǎn)所需的最小非線性損耗ε₁；

ε₁是利用公式(1)進(jìn)行計(jì)算；

其中，Δλ_g為增益帶寬，l_c為內(nèi)腔倍頻激光器中倍頻晶體的長(zhǎng)度，cons表示倍頻晶體的非線性接收帶寬與倍頻晶體的長(zhǎng)度的乘積對(duì)應(yīng)的常數(shù)；α₀為歸一化的線性損耗，表示為：其中，L為腔內(nèi)的線性損耗，g₀為增益系數(shù)，l_c為倍頻晶體長(zhǎng)度，t為透射率；

在所述內(nèi)腔倍頻激光器中設(shè)置倍頻晶體，并獲取在設(shè)置倍頻晶體后的內(nèi)腔倍頻激光器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的最大非線性損耗ε₂；

ε₂是利用公式(2)進(jìn)行計(jì)算；

其中，S₀為飽和功率密度，η為非線性轉(zhuǎn)化因子，表示為：

且當(dāng)倍頻晶體的溫度處于最佳相位匹配溫度時(shí)，sin c²(c)項(xiàng)為常數(shù)1，d_eff為倍頻晶體的有效極化系數(shù)，n為倍頻晶體的折射率，ε真空介電常數(shù)，c為光速，ω₁為增益晶體處的束腰半徑，ω₂為倍頻晶體處的腰斑半徑，λ_f為基波波長(zhǎng)；g₀l_c＝KP_in，K為泵浦因子，P_in為泵浦功率；

對(duì)應(yīng)設(shè)置不同長(zhǎng)度的倍頻晶體后，內(nèi)腔倍頻激光器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的最大非線性損耗ε₂，在ε₂＝ε₁時(shí)，對(duì)應(yīng)的倍頻晶體的長(zhǎng)度即為最佳長(zhǎng)度。

2.權(quán)利要求1所述的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，所述內(nèi)腔倍頻激光器為“8”字型四鏡環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的單端面泵浦的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻532nm激光器，包括依序排列設(shè)置的泵浦源(1)、增益晶體(2)、由置于永磁體內(nèi)的磁光介質(zhì)(3)和半波片(4)組成的單向器、倍頻晶體(5)、分光鏡(6)、功率計(jì)(7)、聚焦透鏡(8)、F-P干涉儀(9)、探測(cè)器(10)以及示波器(11)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，所述內(nèi)腔倍頻激光器的結(jié)構(gòu)為單向運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)形諧振腔，所述環(huán)形諧振腔由設(shè)置于增益晶體(2)、置于永磁體內(nèi)的磁光介質(zhì)(3)和半波片(4)組成的單向器和倍頻晶體(5)周圍的第一腔鏡(12)、第二腔鏡(13)、第三腔鏡(14)和第四腔鏡(15)形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，所述環(huán)形諧振腔的四個(gè)腔鏡中，第一腔鏡(12)為凹凸鏡，凹面鍍膜對(duì)泵浦光減反，凸面鍍膜對(duì)泵浦光減反對(duì)基頻光高反；第二腔鏡(13)為平凸鏡，凸面鍍有基頻光高反膜；第三腔鏡(14)為平凹鏡，凹面鍍有基頻光高反膜；第四腔鏡(15)為平凹鏡，凹面鍍膜對(duì)基頻光高反和對(duì)倍頻光高透，平面鍍有倍頻光高透膜。

5.權(quán)利要求2所述的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，增益晶體(2)的通光面切割成指定角度的楔角，增益晶體(2)由銦薄包覆并通過(guò)真空銦焊置于紫銅控溫爐中，采用熱電制冷器(TEC)進(jìn)行溫度控制，熱沉為通有冷卻循環(huán)水的紫銅塊。

6.權(quán)利要求2所述的連續(xù)波單頻內(nèi)腔倍頻激光器倍頻晶體最佳長(zhǎng)度的選取方法，其特征在于，增益晶體(2)為a軸切割的YVO₄+Nd:YVO₄復(fù)合晶體，包括第一端面和第二端面，第一端面為非摻雜的YVO₄晶體，第二端面為摻雜濃度為0.8％的Nd:YVO₄晶體；第二端面設(shè)置一1.5°的楔角作為偏振分束器。