[發明專利]基于腔外雙通倍頻結構的激光器

在審

• 申請號: 202011575618.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112688144A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 關珮雯;李文濤;劉赟;韋錦;李驍軍
• 申請（專利權）人: 上海飛博激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于腔外雙通倍頻結構的激光器，包括基頻光纖激光器、光束偏振分光模塊、倍頻晶體和基頻光返回模塊，所述的基頻光纖激光器輸出基頻光經所述的光束偏振分光模塊后，入射到所述的倍頻晶體產生二次諧波，剩余的基頻光通過基頻光返回模塊返回，返回的基頻光再次進入倍頻晶體產生二次諧波，即基頻光在同一光路上二次來回通過倍頻晶體，產生的倍頻光通過所述的光束偏振分光模塊輸出。本發明通過基頻光在單塊倍頻晶體中雙程往返，可以有效利用基頻光，提高倍頻轉換效率，保持結構緊湊、成本低的優點。

技術領域

本發明涉及倍頻激光器，特別是一種基于腔外雙通倍頻結構的激光器。

背景技術

采用倍頻晶體實現相位匹配是獲得短波長激光輸出的有效途徑，根據結構可分為腔內倍頻和腔外倍頻。由于腔外倍頻可分別控制基頻光模塊與倍頻模塊，系統靈活性好、光束質量可控性更高。光纖激光器具有高光束質量、維護成本低、體積小、散熱良好等的特點，因此非常適合作為腔外倍頻的基頻光源。一般使用的腔外倍頻是采用環形腔倍頻或單通倍頻方式。采用的環形腔倍頻技術具有極好的轉換效率，但該倍頻腔設計與鎖腔系統相對復雜，對整機要求高，操作難度較高。單通倍頻的結構簡單、容易實現，但單通倍頻方式在低峰值功率的情況下仍有較多的剩余基頻光無法被利用上，并且效率低。2005年，Liu等人在Optics letter上發表了題為60-W green output by frequency doubling of apolarized Yb-doped fiber laser的論文，文中采用倍頻晶體級聯的結構，提高了倍頻轉換功率，但這種方式也具有相對較高成本。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提出一種基于腔外雙通倍頻結構的激光器，通過基頻光在單塊倍頻晶體中雙程往返，可以有效利用基頻光，提高倍頻轉換效率，保持結構緊湊、成本低的優點。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于腔外雙通倍頻結構的激光器，包括基頻光纖激光器、光束偏振分光模塊、倍頻晶體和基頻光返回模塊，其特點在于，所述的基頻光纖激光器輸出基頻光經所述的光束偏振分光模塊后，入射到所述的倍頻晶體產生二次諧波，剩余的基頻光通過基頻光返回模塊返回，返回的基頻光再次進入倍頻晶體產生二次諧波，即基頻光在同一光路上二次來回通過倍頻晶體，產生的倍頻光通過所述的光束偏振分光模塊輸出。

所述的光束偏振分光模塊包括同光軸依次放置的光束準直器、偏振控制模塊、第一二色分光器和光學透鏡，所述的基頻光返回模塊包括同光軸依次放置的透鏡、第二二色分光器和平面反射鏡。

所述的光束偏振分光模塊包括同光軸依次放置的光束準直器、偏振控制模塊、第一二色分光器和光學透鏡，所述的基頻光返回模塊包括同光軸依次放置的相位補償介質和凹面反射鏡。

所述的基頻光纖激光器為窄譜光纖激光器，線寬范圍為10k-300GHz；所述基頻光纖激光器帶有光隔離器或采用多包層光纖結構，以消除或減少回返光對基頻光的影響，具有抗回返光干擾的性能。

所述偏振控制模塊由相位延遲片和(或)偏振分光器組成，用于控制基頻激光的偏振態與偏振方向符合倍頻晶體的要求。

所述的倍頻晶體的入射面與出射面鍍有基頻光增透膜和倍頻光增透膜，基頻光增透膜的反射率R0.5％倍頻光增透膜R1％。

所述的平面反射鏡具有大于99％的基頻光反射率，返回的剩余基頻光呈匯聚光束進入倍頻晶體。

所述的凹面反射鏡有大于99％的基頻光和倍頻光反射率，返回的剩余基頻光和第一程倍頻光呈匯聚光束進入倍頻晶體。

所述的相位補償介質用于補償基頻光與倍頻光在空氣中傳輸、經所述基頻光返回模塊中的透鏡或反射鏡及往返光束在倍頻晶體中的角度偏差引起的相位偏移，雙程倍頻后的基頻光與倍頻光相移偏移量約為π。

所述的倍頻晶體是LBO晶體、CLBO晶體、BBO晶體、KTP晶體、周期極化晶體或準周期極化晶體。