[發明專利]一種能量組分配比主動調控的多光參量振蕩器

有效

• 申請號: 201811005386.X
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109038201B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 于永吉;劉航;王超;金光勇;董淵
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司 11519
• 代理人: 劉真

本公開公開了一種能量組分配比主動調控的多光參量振蕩器，所述多光參量振蕩器包括第一激光器、第一偏振片、第一聚焦透鏡、光隔離器、1/2波片、第二聚焦透鏡、第一腔鏡、非周期極化鈮酸鋰晶體、第二腔鏡、加載Y向電壓的非周期極化鈮酸鋰晶體、鍵合鈮酸鋰晶體、第三腔鏡、第三聚焦透鏡、第二偏振片和第二激光器。本公開在多光參量振蕩腔內設置加載Y向電壓的非周期極化鈮酸鋰晶體、鍵合非周期極化鈮酸鋰晶體，配合腔外第二激光器實現對振蕩腔內信號光偏振態的旋轉和能量轉換，通過調整腔外第二激光器的功率實現對腔內信號光能量配比的改變，最終實現對輸出閑頻光能量組分主動控制的目的。

技術領域

本公開涉及固體激光器領域，尤其涉及一種能量組分配比主動調控的多光參量振蕩器。

背景技術

在太赫茲光源、差頻吸收雷達、精細激光光譜測量等前沿科技領域對中紅外多波長可調諧激光的需求驅動下，多光參量振蕩器隨著光學參量振蕩技術(OPO)和準相位匹配技術(QPM)研究的深入而逐漸發展起來。傳統的光參量振蕩是利用晶體特定的周期極化結構形成的“倒格矢”對參量光相位失配進行補償，即準相位匹配過程，所獲得的參量光波長與晶體極化周期呈現一一對應的關系。多光參量振蕩器(multi optical parametricoscillator,MOPO)腔內多對參量光子形成振蕩，能同時建立起兩對及以上的參量光輸出。多光參量振蕩不僅延展了光學參量振蕩的光譜調諧范圍，且可以在任意光譜覆蓋區內實現雙波長甚至多波長激光輸出，極大地拓寬了光參量振蕩器的應用范疇，是獲得中紅外波段多波長可調諧激光的最佳手段。

非周期極化結構摻氧化鎂鈮酸鋰(MgO:APLN)晶體能在一塊晶體內對多組相位失配進行補償，實現同時輸出多組參量光的目的，是目前多光參量振蕩器最合理的技術途徑。晶體內多波能量耦合過程復雜，既有泵浦光與多組參量光之間的能量轉換過程，同時多組參量光之間也會產生能量交換。隨著泵浦能量的增加，逆轉換現象十分嚴重，且能量配比無法大范圍的連續調整，極大影響了輸出多波長激光的轉換效率和穩定性，尤其在內腔運轉方式方面該問題更為明顯，參見文獻“基于MgO:APLN的多光參量振蕩器實驗研究及其逆轉換過程演化分析,物理學報,2015,64(4),044203”。

針對多光參量振蕩器能量組分配比的問題，可以通過優化多光參量振蕩腔的參數實現能量組分的調整。通常的方法是縮短變頻晶體長度、優化諧振腔結構、非共線相位匹配以及合理設定輸出鏡諧振參量光透過率等。但這些方法均為被動方式，一旦參數確定后，在多光參量振蕩器運轉過程中就無法更改或修正，并且伴隨基頻光注入功率密度的逐步提高，相應的逆轉換也會隨之變化，而已設定的優化參數顯然無法在整個逆轉換變化范圍實現動態匹配。

發明內容

本公開提供了一種實現能量組分配比主動調控的多光參量振蕩器。本公開在多光參量振蕩腔內設置加載Y向電壓的非周期極化鈮酸鋰晶體、鍵合非周期極化鈮酸鋰晶體，配合腔外第二激光器實現對振蕩腔內信號光偏振態的旋轉和轉換。通過調整腔外第二激光器的功率實現對腔內信號光能量配比的改變，最終實現對輸出閑頻光能量組分主動控制的目的。

本公開提供的一種能量組分配比主動調控的多光參量振蕩器包括第一激光器、第一偏振片、第一聚焦透鏡、光隔離器、1/2波片、第二聚焦透鏡、第一腔鏡、非周期極化鈮酸鋰晶體、第二腔鏡、加載Y向電壓的非周期極化鈮酸鋰晶體、鍵合鈮酸鋰晶體、第三腔鏡、第三聚焦透鏡、第二偏振片和第二激光器，其中：

所述第一激光器后方沿光路依次設置第一偏振片、第一聚焦透鏡、光隔離器、1/2波片、第二聚焦透鏡、第一腔鏡和第二腔鏡；

所述第三腔鏡設置于所述第一腔鏡和第二腔鏡的一側；

所述第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡組成多光參量振蕩腔，所述第一腔鏡和第二腔鏡之間放置有非周期極化鈮酸鋰晶體，第二腔鏡和第三腔鏡之間放置有加載Y向電壓的非周期極化鈮酸鋰晶體，第三腔鏡和第一腔鏡之間放置有鍵合鈮酸鋰晶體；