[發明專利]一種深紫外光頻梳產生裝置

有效

• 申請號: 202010777625.4
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111965916B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 宗楠;宋艷潔;彭欽軍;王志敏;張申金;楊峰;張豐豐;薄勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/37
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

本發明公開了一種深紫外光頻梳產生裝置，該深紫外光頻梳產生裝置包括沿光路依次設置的基頻光梳光源1、2倍頻晶體2、色散器件3、4倍頻棱鏡耦合器件4、色散補償器5和縮束器6。本發明實施例提供的裝置，可以將光頻梳波段通過級聯倍頻方式擴展至深紫外波段，深紫外光頻梳的頻率變為基頻光梳的四倍，線寬可變為基頻的一半，理論上可使不確定度減小約一個量級，從而提高精密測量中的測量精度。

技術領域

本發明涉及非線性光學變頻激光技術領域，尤其是涉及一種深紫外光頻梳的產生裝置。

背景技術

光頻梳，為具有確定梳齒間隔的光頻標尺，可以在紅外、可見光、紫外波段產生，在多個領域得到廣泛應用。通信波段的光頻梳主要應用在光通信領域，實現信息的高效傳輸；紫外波段的光頻梳主要應用于物理、化學、天文等領域的高精度測量；紅外波段光頻梳在醫學領域有很大應用，可以實現紅外成像等。但目前尚未見200nm以下的深紫外光頻梳的相關報導。

非線性頻率變換是隨著激光技術發展而產生的一門學科，其在現有材料的基礎上，可獲得更多波段范圍的激光輸出，自誕生以來就備受關注。基于非線性晶體的和頻、倍頻以及光參量振蕩等激光變頻技術是產生紫外、深紫外激光最有效的手段，特別是倍頻，已成為激光技術研究及應用的重要方向。而KBe₂BO₃F(KBBF)和RbBe₂BO₃F(RBBF)兩種非線性光學晶體是目前唯一可通過直接倍頻實現短波長(紫外、深紫外)的晶體，但是寬譜倍頻由于不同頻譜成分對應的相位匹配角不同，導致倍頻效率低。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種深紫外光頻梳的產生裝置，通過設置色散器件，將射入其內的二倍頻光按照頻率分量的不同偏折不同角度以得到多種波長的二倍頻光，使得寬譜中多種頻率分量的二倍頻光分別以不同的角度入射到所述4倍頻棱鏡耦合器件中，以補償由于寬譜引起的相位失配，能夠提高倍頻效率，并且通過非線性變換，能夠實現深紫外波段的光頻梳輸出，使得線寬變窄，光梳頻率變大，降低了光頻梳的不確定度。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種深紫外光頻梳產生裝置，包括沿光路依次設置的基頻光梳光源、2倍頻晶體、色散器件、4倍頻棱鏡耦合器件、色散補償器和縮束器；所述基頻光梳光源，用于出射基頻光梳；所述2倍頻晶體，用于將所述基頻光梳進行二倍頻以形成的二倍頻光；所述色散器件，用于將射入其內的二倍頻光按照頻率分量的不同形成多種波長的二倍頻光，以使多種波長的二倍頻光分別以不同的角度入射到所述4倍頻棱鏡耦合器件中，以補償由于寬譜引起的相位失配；所述4倍頻棱鏡耦合器件，用于將射入其內的不同頻率分量的2倍頻光進行四倍頻以形成不同頻率分量的寬譜的四倍頻光；所述色散補償器，用于將頻率分量不同的寬譜的四倍頻光進行深紫外激光脈沖壓縮，以使不同頻率分量的四倍頻光平行射出至所述縮束器；所述縮束器，用于將所述不同頻率分量的四倍頻光整合成深紫外光頻梳后射出。

優選的，色散器件，用于將射入其內的二倍頻光按照頻率分量的不同形成不同的偏折角度，且將射入其內的二倍頻光，以處于二倍頻光的中心波長對應的相位匹配角在所述4倍頻棱鏡耦合器件中傳播。

優選的，所述色散器件為一塊棱鏡、多塊棱鏡級聯或光柵中的一種。

優選的，所述色散補償器為光柵、棱鏡或啁啾鏡的一種。

優選的，所述2倍頻晶體為BBO晶體、LBO晶體、CBO晶體或CLBO晶體中的一種。

優選的，所述基頻光梳光源是中心波長約為800nm的飛秒鈦寶石激光。

優選的，所述4倍頻棱鏡耦合器件包括：依次沿光路設置的入射棱鏡、四倍頻晶體和出射棱鏡。