[發明專利]一種OPA能量轉化效率提高裝置

在審

• 申請號: 202010711491.6
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN113970864A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 王威;王玉奉;肖春雷;戴東旭;楊學明
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/355;G02F1/35
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明公開了一種OPA能量轉化效率提高裝置，該OPA能量轉化效率提高裝置包括兩塊非線性光學OPA晶體和一塊1/2波片，其中，1/2波片放置在非線性光學OPA晶體1和非線性光學OPA晶體2中間，且與激光傳播方向垂直放置，所述1/2波片與前后非線性光學OPA晶體1和非線性光學OPA晶體2間的距離相等。本發明避免了由于逆向和頻過程導致的信號光能量損失，大大提高了OPA裝置的放大效率。

技術領域

本發明涉及一種可以提高光參量放大裝置(OPA)能量轉化效率的實驗裝置，屬于光電技術領域。

背景技術

光參量振蕩器(OPO)和放大器(OPA)的相關研究最早大致可以追溯到20世紀60年代。1962年，金斯頓(Kingston)、克羅爾(Kroll)等人分別提出了光學參量振蕩器(OPO)的概念；1965年，喬特邁和米勒(Miller)等人成功制作出第一臺OPO/OPA裝置。OPO/OPA裝置可提供從可見光到紅外波段的可調諧相干光源，已經被廣泛應用于激光科學及激光技術的眾多領域。

光參量振蕩器-放大器(OPO/OPA)裝置的工作原理是利用強泵浦光源與非線性響應率足夠大的非線性光學晶體之間產生的光參量相互作用來獲得兩束波長大于入射泵浦光波長的新激光。在光參量振蕩裝置(OPO)中，入射的能量為的光子與非線性光學晶體的晶格作用，發生非彈性散射，產生兩束能量分別為和的新光子。其中一束激光的頻率為后續光路中需要用到的激光頻率，則該束激光稱為信號光；而與之相對應的，另一束同時產生但不會被后續光路利用的激光則稱為閑散光。這些激光隨后進入光參量放大裝置(OPA)中，經過相同的非線性光學過程，信號光的功率密度被二次放大，最終達到后續實驗所要求的功率密度。

在實際實驗操作條件下，由于不同波長光在非線性光學晶體中折射率不同，會導致泵浦光、信號光和閑散光產生相位失配現象，從而導致OPO/OPA裝置產生信號光的能量轉化效率大大降低。對于在非線性光學晶體中發生的過程而言，一般是利用角度相位匹配來補償晶體中的色散效應。角度相位匹配對泵浦光、信號光和閑散光三者的偏振方向有一定的要求。下表當中列舉了非線性光學晶體分別為正單軸晶體和負單軸晶體時滿足角度相位匹配條件的泵浦光、信號光和閑散光的偏振方向要求。

	I類相位匹配偏振特性	II類相位匹配偏振特性
正單軸晶體	o→e+e	o→o+e
負單軸晶體	e→o+o	e→e+o

對于某一特定的光參量相互作用過程而言，泵浦光、信號光和閑散光所應滿足的偏振方向由光學晶體的種類和三束激光的波長范圍決定。只有當三束激光的偏振方向嚴格與上表相一致時，光參量相互作用過程才能發生，否則不能發生。