專利名稱：激光倍頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子領(lǐng)域。
可調(diào)諧固體激光器，包括固體激光器和光參量激光器等，除了具有結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)方便，性能穩(wěn)定，壽命長，室溫運轉(zhuǎn)等一般固體激光器所具有的特點外，其最突出的特點是調(diào)諧范圍寬，輔之以倍頻技術(shù)，波長范圍可以擴展到相當(dāng)于多組染料所覆蓋的激光波段的總和。但是可調(diào)諧固體激光器的腔外倍頻目前存在兩種方案，第一種方案是針對在調(diào)諧范圍內(nèi)的某一特定波長，轉(zhuǎn)動倍頻晶體以改變?nèi)肷浣?，實現(xiàn)角度相位匹配，當(dāng)激光器調(diào)諧到另一波長時，又適時地轉(zhuǎn)動倍頻晶體以重新滿足角度相位匹配(“Frequency doubling of a single frequency TiAl2O3laserusing an external enhancement cavity”，C.S.Adams andA.I.Ferguson，Opt.Commun.，Vol.79，No.3-4，P.219，1990)；第二種方案是針對在調(diào)諧范圍內(nèi)的某一特定波長，改變倍頻晶體的溫度，實現(xiàn)90°非臨界相位匹配，當(dāng)激光器調(diào)諧到另一波長時，又適時地改變倍頻晶體的溫度，以重新滿足90°非臨界相位匹配(“High-efficiency intracavityfrequency doubling of TiAl2O3lasers with KNbO3crystals”，L.S.Wu，H.Looser and P.Gunter，Appl.Phys.Lett.，Vol.56，No.22，P.2163，1990)。因此采用第一種方案的商品化器件，可調(diào)諧激光器的腔外倍頻必須要有一個同步聯(lián)動機構(gòu)以配合激光器的調(diào)諧和倍頻晶體的轉(zhuǎn)動。采用第二種方案的商品化器件，可調(diào)諧激光器的腔外倍頻必須要有一個同步溫控系統(tǒng)以配合激光器的調(diào)諧和倍頻晶體的控溫。
本發(fā)明的目的就在于在可調(diào)諧激光器的可調(diào)諧范圍內(nèi)不轉(zhuǎn)動倍頻晶體，不改變晶體溫度，均實現(xiàn)角度相位匹配，獲得高效倍頻。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下，激光倍頻器由可調(diào)諧激光器1，色散棱鏡2、3，透鏡4，倍頻晶體5和透鏡6組成?？烧{(diào)諧激光器1產(chǎn)生的可調(diào)諧激光經(jīng)過色散棱鏡對2、3色散后，各波長的出射方向仍然和入射光一致，但卻沿不同路徑出射，各波長和中心波長之間有不同的垂直偏移量，具有不同偏移量的出射光經(jīng)過透鏡4聚焦到倍頻晶體5上，倍頻晶體5的切割角度由可調(diào)諧激光器1的中心波長的相位匹配角決定。由于具有不同垂直偏移量的出射光經(jīng)過透鏡4后是以不同的角度聚焦到倍頻晶體5上，通過改變色散棱鏡對2、3之間的光束路徑長度和透鏡的焦距，可以不需轉(zhuǎn)動倍頻晶體，卻保證各波長激光在倍頻晶體5中滿足共線角度相位匹配。從倍頻晶體5出射的倍頻光經(jīng)過透鏡6后被準(zhǔn)直，以平行光出射?？烧{(diào)諧激光器1可以是可調(diào)諧摻鈦藍寶石激光器、可調(diào)諧CrLiSAF激光器、可調(diào)諧CrLiCAF激光器、光參量激光器、飛秒脈沖激光器；色散棱鏡2、3可以是SF10棱鏡，SF14棱鏡，LaK棱鏡，熔石英棱鏡。倍頻晶體5可以是BBO晶體，LBO晶體，KTP晶體。
本發(fā)明使可調(diào)諧激光器的腔外倍頻在整個調(diào)諧范圍內(nèi)不需轉(zhuǎn)動倍頻晶體、不需改變晶體溫度就能實現(xiàn)，省去了控制激光器調(diào)諧和晶體倍頻的同步聯(lián)動機構(gòu)或同步溫控系統(tǒng)。
附圖
是激光倍頻器示意圖。
本發(fā)明的典型實施例如附圖所示，可調(diào)諧激光器1是可調(diào)諧鈦寶石激光器。它由光譜物理公司的DCR-3G納秒高斯鏡非穩(wěn)腔NdYAG激光器腔外倍頻產(chǎn)生的532nm綠光泵浦。DCR-3G輸出綠光單脈沖最大能量可達360mj，脈沖寬度8ns，脈沖重復(fù)頻率1-10Hz可調(diào)，能量穩(wěn)定度為±3％。532nm綠光經(jīng)透鏡聚焦后以近軸方式泵浦鈦寶石晶體，鈦寶石晶體尺寸為5×5×15mm3，聚焦透鏡焦距為500mm。鈦寶石激光器諧振腔長為150mm，可以實現(xiàn)從730nm到830nm范圍內(nèi)調(diào)諧。鈦寶石激光器最大單脈沖輸出能量為80mj，脈沖寬度為10ns。色散棱鏡2、3均為SF10棱鏡，頂角為60.6°，兩腰邊長為3cm，780nm激光從離頂角1.5cm(中心)處入射。兩棱鏡的垂直距離為32cm。透鏡4、6的焦距均為59mm，倍頻晶體5為BBO晶體，切角為29.9°，I類匹配，通光方向長度為10mm。當(dāng)可調(diào)諧激光器1產(chǎn)生的730nm-830nm可調(diào)諧輸出經(jīng)過色散棱鏡2、3后各波長相對于中心波長780nm具有垂直偏移量，該垂直偏移量由色散棱鏡2、3之間的距離決定，各波長的出射方向仍然和入射光一致，出射光束經(jīng)過透鏡4后，各波長對倍頻晶體5的入射外角均能夠在倍頻晶體5中滿足共線角度相位匹配，實現(xiàn)高效倍頻。從倍頻晶體5出射的倍頻光經(jīng)過透鏡6后被準(zhǔn)直，以平行光出射。
權(quán)利要求
1.一種激光倍頻器，包括可調(diào)諧激光器(1)，倍頻晶體(5)，其特征在于該倍頻器還包括色散棱鏡(2)、(3)和透鏡(4)，使得可調(diào)諧激光器(1)的輸出波長在可調(diào)諧范圍內(nèi)改變時，不需轉(zhuǎn)動倍頻晶體(5)的角度，在倍頻晶體(5)內(nèi)均實現(xiàn)共線角度相位匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的激光倍頻器，其特征在于該倍頻器還包括透鏡(6)，使得可調(diào)諧激光器(1)的輸出波長在可調(diào)諧范圍內(nèi)改變時，從倍頻晶體(5)出射的倍頻光均被透鏡(6)準(zhǔn)直成平行光。
3.如權(quán)利要求1所述的激光倍頻器，其特征在于所說的可調(diào)諧激光器(1)是可調(diào)諧摻鈦藍寶石激光器。
4.如權(quán)利要求1所述的激光倍頻器，其特征在于所說的可調(diào)諧激光器(1)可以是可調(diào)諧CrLiSAF激光器。
5.如權(quán)利要求1所述的激光倍頻器，其特征在于所說的可調(diào)諧激光器(1)可以是光參量激光器。
6.如權(quán)利要求1所述的激光倍頻器，其特征在于所說的可調(diào)諧激光器(1)可以是飛秒脈沖激光器。
7.如權(quán)利要求1至6所述的激光倍頻器，其特征在于倍頻晶體(5)是BBO晶體。
8.如權(quán)利要求1至6所述的激光倍頻器，其特征在于倍頻晶體(5)可以是LBO晶體。
9.如權(quán)利要求1至6所述的激光倍頻器，其特征在于倍頻晶體(5)可以是KTP晶體。
全文摘要
本發(fā)明利用色散棱鏡對把可調(diào)諧激光器在波長調(diào)諧范圍內(nèi)的各波長色散開,然后用透鏡聚焦到倍頻晶體上,不需轉(zhuǎn)動倍頻晶體,各波長均實現(xiàn)角度相位匹配,從倍頻晶體輸出的各波長被透鏡準(zhǔn)直成平行光輸出。
文檔編號H01S3/109GK1242632SQ9811652
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者蔣捷, 張雨東, 莊欣欣, 崔傳鵬, 吳柏昌, 陳創(chuàng)天 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所