[發(fā)明專利]一種窄線寬嵌套腔光參量振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910792950.5
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN110311295B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧建;于淑慧
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南智芯光科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/108
• 分類號(hào): H01S3/108
• 代理公司: 11363 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 逯長明;許偉群<國際申請>=<國際公布>

本申請?zhí)峁┮环N窄線寬嵌套腔光參量振蕩器，包括：泵浦光源、激光晶體以及非線性晶體，其中，所述激光晶體與所述非線性晶體的端部位置分別設(shè)有多個(gè)腔鏡；設(shè)置在所述激光晶體與所述非線性晶體端部相鄰位置的兩個(gè)腔鏡，分別對激光腔諧振光和OPO諧振光具有不同的反射率，構(gòu)成F?P標(biāo)準(zhǔn)具。本申請基于法布里?珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的線寬壓窄原理，構(gòu)成一個(gè)嵌套腔光參量振蕩器，使得激光諧振腔和OPO諧振腔公用同一個(gè)F?P標(biāo)準(zhǔn)具，并且此F?P標(biāo)準(zhǔn)具的構(gòu)成為激光晶體和非線性晶體的兩個(gè)端面。因此，僅采用一個(gè)F?P標(biāo)準(zhǔn)具即可達(dá)到對兩個(gè)諧振腔中產(chǎn)生的振蕩激光分別壓窄的效果，無需引入額外元件，壓縮振蕩器的體積，提高可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種窄線寬嵌套腔光參量振蕩器。

背景技術(shù)

光參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator，OPO）是一種振蕩在光學(xué)頻率的參量振蕩器。它可將輸入頻率為ωp的激光，即：泵浦激光，通過二階非線性光學(xué)相互作用，轉(zhuǎn)換成兩個(gè)頻率較低的輸出光，即：信號(hào)光ωs和閑頻光ωi，兩個(gè)輸出光的頻率之和等于輸入光頻率，即：ωs+ωi=ωp。OPO能夠提供一種可調(diào)諧、高相干光源，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)激光所達(dá)不到的光波長輻射。

典型的光參量振蕩器主要包含三個(gè)關(guān)鍵部分，即：激光泵浦光源、光學(xué)諧振腔和非線性光學(xué)晶體。其中，光學(xué)諧振腔用于和兩個(gè)輸出光中的至少一者相共振。在非線性光學(xué)晶體中，泵浦激光，信號(hào)光和閑頻光相互重合。三個(gè)不同頻率光的相互作用使得信號(hào)光和閑頻光的參量幅度增益，并且與之相對應(yīng)的泵浦激光幅度衰減。共振光波（信號(hào)光或閑頻光或兩者同時(shí)）在諧振腔中振蕩，增益不斷提高，補(bǔ)償了共振光波在來回振蕩中的損耗。

激光的輸出光譜寬度稱為其輸出線寬。光參量振蕩器是一種獲得可調(diào)諧激光的有效方法，但由于其使用的非線性晶體，特別是周期極化晶體的增益譜線寬，造成現(xiàn)有振蕩器的輸出激光線寬較寬，需要采用線寬壓窄技術(shù)使輸出譜線變窄，維持中心波長穩(wěn)定。光參量振蕩器的輸出線寬受到多種因素影響，包括激光泵浦光線寬、諧振腔鏡片的鍍膜參數(shù)、非線性晶體的匹配帶寬等。現(xiàn)有光參量振蕩器在需要窄線寬輸出時(shí)，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、光譜壓窄困難、譜線穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

目前要獲得窄線寬激光輸出，經(jīng)常采用的方法包括：在腔內(nèi)插入法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具(F-P標(biāo)準(zhǔn)具)、插入光柵或?qū)χC振腔注入窄線寬種子的方式進(jìn)行光譜壓窄。其中，在腔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)具或光柵需要額外的機(jī)械夾具、調(diào)整元件對其進(jìn)行微調(diào)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，特別是在腔內(nèi)加入光柵的體積巨大且損耗較高，對OPO的整體體積和性能影響巨大。而腔內(nèi)插入F-P標(biāo)準(zhǔn)具的方法，對于一些特殊構(gòu)造的光參量振蕩器，特別是在內(nèi)腔具有激光諧振腔和OPO諧振腔兩個(gè)腔時(shí)，需要同時(shí)對兩個(gè)諧振腔的線寬進(jìn)行壓窄，因此需要增加兩套光譜壓窄元件，對泵浦光源和OPO的線寬分別進(jìn)行壓窄，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N窄線寬嵌套腔光參量振蕩器，以解決現(xiàn)有振蕩器因設(shè)置多個(gè)壓窄線寬元件，造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，可靠性低的問題。

本申請?zhí)峁┮环N窄線寬嵌套腔光參量振蕩器，包括：泵浦光源；激光晶體，包括由激光晶體材料制成的晶體塊，用于吸收所述泵浦光源發(fā)射的泵浦激光，以及產(chǎn)生發(fā)射激光；非線性晶體，包括由非線性晶體材料制成的晶體塊，用于吸收所述激光晶體產(chǎn)生的發(fā)射激光，以及產(chǎn)生參量激光；其中，所述激光晶體與所述非線性晶體的端部位置分別設(shè)有多個(gè)腔鏡；設(shè)置在所述激光晶體與所述非線性晶體端部相鄰位置的兩個(gè)腔鏡，分別對激光腔諧振光和OPO諧振光具有不同的反射率，構(gòu)成F-P標(biāo)準(zhǔn)具，通過多光束干涉濾波原理對激光的線寬進(jìn)行壓窄。

可選的，所述光參量振蕩器包括四個(gè)腔鏡，分別為：設(shè)置在所述激光晶體兩端的第一腔鏡和第二腔鏡，以及設(shè)置在所述非線性晶體兩端的第三腔鏡和第四腔鏡；其中，所述第二腔鏡和所述第三腔鏡之間的區(qū)域構(gòu)成F-P標(biāo)準(zhǔn)具。

可選的，所述第一腔鏡與所述第三腔鏡之間的區(qū)域構(gòu)成激光諧振腔，以通過激光晶體受激輻射產(chǎn)生特定波長的發(fā)射激光；