[發(fā)明專利]一種飛秒激光倍頻裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211435138.5
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115832846A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫敬華;黃俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 海松光電科技（東莞）有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/101;H01S3/109
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 高棋

本發(fā)明涉及光學技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛秒激光倍頻裝置及方法，所述裝置包括：飛秒激光器、二倍頻晶體和三倍頻晶體，所述飛秒激光器與二倍頻晶體之間設(shè)有用于補償時間走離效應和空間走離效應的走離效應補償組件，所述飛秒激光器輸出基頻紅外光依次經(jīng)過走離效應補償組件、二倍頻晶體和三倍頻晶體輸出。本發(fā)明通過在飛秒激光器與二倍頻晶體之間設(shè)置用于補償時間走離效應和空間走離效應的走離效應補償組件，對飛秒激光器輸出的基頻紅外光進行時間上和空間上的走離效應補償，使二倍頻晶體和三倍頻晶體能夠?qū)l紅外光進行高效的倍頻，得到光束質(zhì)量高的三倍頻紫外光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種飛秒激光倍頻裝置及方法。

背景技術(shù)

紫外波段的的超快激光具有短波長、聚焦光斑較小、單光子能量高和時間分辨率高的優(yōu)勢，被廣泛應用于物理化學超快現(xiàn)象、生物醫(yī)學顯微成像和超精細微納加工等領(lǐng)域。目前，大部分用于研究激光的增益介質(zhì)的發(fā)射波長主要集中于可見光和紅外光波段，特別是超短超強脈沖激光器的輸出波段主要處于近紅外波段，因此，通過將近紅外波段的激光通過多次倍頻至紫外波段，從而獲得紫外波段的激光，以成為研究的焦點。

現(xiàn)有一種倍頻激光器，包括第一反射鏡、第二反射鏡、增益介質(zhì)、望遠鏡模塊、偏振元件以及非線性晶體，所述第一反射鏡及所述第二反射鏡間隔設(shè)置形成倍頻激光器的諧振腔，偏振元件、增益介質(zhì)、望遠鏡模塊以及非線性晶體設(shè)置于諧振腔中，且望遠鏡模塊設(shè)置于增益介質(zhì)與非線性晶體之間。

上述倍頻激光器在實現(xiàn)頻率變換的過程中，由于非線性晶體會存在光束群速失配和光束空間走離效應等現(xiàn)象，從而會導致了倍頻效率低以及倍頻產(chǎn)生的光束質(zhì)量差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的倍頻效率低以及倍頻產(chǎn)生的光束質(zhì)量差的缺陷提供一種飛秒激光倍頻裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一個方面，本發(fā)明提出一種飛秒激光倍頻裝置，包括：飛秒激光器、二倍頻晶體和三倍頻晶體，所述飛秒激光器與二倍頻晶體之間設(shè)有用于補償時間走離效應和空間走離效應的走離效應補償組件，所述飛秒激光器輸出基頻紅外光依次經(jīng)過走離效應補償組件、二倍頻晶體和三倍頻晶體輸出。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述走離效應補償組件包括用于改變基頻紅外光偏振態(tài)方向的相位延遲片，以及產(chǎn)生晶體雙折射效應的群延遲補償片，所述相位延遲片設(shè)置在所述飛秒激光器和所述群延遲補償片之間，所述群延遲補償片設(shè)置在所述相位延遲片和所述二倍頻晶體之間。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述群延遲補償片為偏硼酸鋇晶體。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述群延遲補償片的主光面與所述二倍頻晶體的主光面相對垂直設(shè)置，所述三倍頻晶體的主光面和所述二倍頻晶體的主光面相對垂直設(shè)置。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述二倍頻晶體和三倍頻晶體之間還設(shè)置有偏振分光片。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述飛秒激光器和所述走離效應補償組件之間還設(shè)置有激光放大器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述二倍頻晶體為三硼酸鋰晶體，所述三倍頻晶體為偏硼酸鋇晶體。

第二個方面，本發(fā)明采用如第一個方面任一技術(shù)方案所述的飛秒激光倍頻裝置的飛秒激光倍頻方法，包括：

飛秒激光器輸出的基頻紅外光經(jīng)過走離效應補償組件進行時間走離效應補償和空間走離效應補償。

經(jīng)過時間走離效應補償和空間走離效應補償?shù)幕l紅外光傳輸至二倍頻晶體發(fā)生二倍頻效應，產(chǎn)生二倍頻綠光。

基頻紅外光與二倍頻綠光傳輸至三倍頻晶體進行和頻，產(chǎn)生三倍頻紫外光。