[發明專利]一種測量倍頻腔倍頻效率的方法

有效

• 申請號: 201810253883.5
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108469335B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 沈奇;崔星洋;顏美晨;彭承志;陳宇翱;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種測量倍頻腔倍頻效率的方法，其特征在于，包括：

利用反射鏡、光電探測器及衰減片搭建測量光路，其中光電探測器的輸出信號連接到示波器；然后，執行如下步驟：

將入射光功率調到最大或需測功率值，在示波器上觀察并記錄在倍頻腔共振與非共振情況下反射光分別對應的電壓值V_{1_min}與V_{1_max}；

把入射光功率調到最低，如果示波器示數低于預設值則將衰減片衰減調低或去掉，使示波器上能觀察到符合要求的電壓值，調節倍頻腔中非線性晶體溫度使之遠離最佳匹配溫度，即使非線性晶體溫度完全失配，再次記錄倍頻腔在共振和非共振情況下反射光分別對應的電壓值V_{2_min}與V_{2_max}；

將光電探測器遮住，測量并記錄其0功率輸入狀態的電壓值V₀；

結合電壓值V_{1_min}、V_{1_max}、V_{2_min}、V_{2_max}與V₀計算倍頻腔倍頻效率；

所搭建的測量光路包括：第一、第二與第三反射鏡、衰減片、濾波片及光電探測器；其中：

基頻光依次經過第一與第二反射鏡，從倍頻腔的第一腔鏡入射進入倍頻腔內，第一腔鏡為部分反射鏡，一部分基頻光從第一腔鏡入射，從最后一個腔鏡出射；其中最后一個腔鏡與其之前的一個腔鏡之間還設有一安裝在溫度控制裝置中的非線性晶體；

另一部分基頻光則沿著最后一個腔鏡指向第一腔鏡方向反射，經過第三反射鏡后依次穿過衰減片與濾波片進入光電探測器；其中，衰減片為可調衰減片，濾波片透過基頻光，反射其他波長的光；

所述結合電壓值V_{1_min}、V_{1_max}、V_{2_min}、V_{2_max}與V₀計算倍頻腔倍頻效率的步驟如下：

光電探測器探測到的信號來自入射光在第一腔鏡上的反射和腔內光束多次在第一腔鏡的透射的疊加，根據多光束干涉原理，計算反射光功率與入射光功率的比值F：

其中，P_ref、P_in分別對應為反射光功率、入射光功率；∈為倍頻腔的內線性損耗，Γ為非線性損耗；R_c為第一腔鏡反射率；η₀₀為模式匹配效率；φ為腔內光束環形一圈的相位延遲；i為虛數單位；

計算基頻光消耗率：

η_pd＝1-F；

在第一次測量中，基頻光消耗率此時，基頻光總的消耗中，包含了非線性損耗部分和線性損耗部分，設非線性消耗Γ₁是倍頻腔的內線性損耗∈的k倍，Γ₁＝k∈；k是與入射基頻光功率有關的參數，則有：

在第二次測量中，基頻光消耗率此時，非線性損耗Γ₂＝0，則有：

上式中，R_c與η₀₀為已知量，當腔共振時，φ也為已知量，則通過上式求解出∈；

將求解出的∈帶入上述F₁計算公式，從而求得k；

最終通過下式計算倍頻效率η_SHG：