脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖重復(fù)頻率是脈沖激光器在時(shí)間域上的重要技術(shù)指標(biāo)，并且該技術(shù)指標(biāo)是制約一系列激光器應(yīng)用的瓶頸因素之一。例如，以閃光燈為泵浦源的固體激光器的脈沖重復(fù)頻率通常很難大于50Hz，能量達(dá)到焦耳或者亞焦耳級(jí)的閃光燈泵浦固體激光器重復(fù)頻率難以超過20Hz ;脈沖二氧化碳激光器的重復(fù)頻率通常在1000Hz以下，小能量的脈沖二氧化碳激光器，重復(fù)頻率也很難達(dá)到5kHz。
[0003]上述脈沖重復(fù)頻率瓶頸的產(chǎn)生，宄其原因在于激光工作物質(zhì)的熱效應(yīng)、制冷手段、斬波或調(diào)Q的技術(shù)水平發(fā)展有限。目前國內(nèi)外針對(duì)激光倍頻器主要集中在光學(xué)頻域上的倍頻，并由此導(dǎo)致激光輸出波長的減半。
[0004]中國專利“高效激光倍頻裝置”(申請(qǐng)?zhí)?200410009783.6)保護(hù)了一種包括基頻激光器、光束分束器、相干合束器和非線性晶體的倍頻裝置，基頻激光器通過分束后再相干合成，將合成后的激光作為倍頻激光器的泵浦源，泵浦非線性光學(xué)晶體，最后輸出高轉(zhuǎn)化效率倍頻激光。
[0005]中國專利“一種高能量激光倍頻調(diào)Q裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201210175979.7)保護(hù)了一種高能量激光倍頻調(diào)Q裝置，包括一個(gè)線偏振電光調(diào)Q激光發(fā)生裝置、兩個(gè)或多個(gè)分光倍頻裝置以及一合束鏡組，每個(gè)分光倍頻裝置中的分光鏡都設(shè)置在線偏振電光調(diào)Q激光發(fā)生裝置的激光出射光路上，通過合束鏡組將多路激光進(jìn)行整形合束輸出實(shí)現(xiàn)倍頻。
[0006]歐洲專利“Opticalfrequency doubling device”(專利號(hào):EP0429319)保護(hù)了一種采用環(huán)形反射腔結(jié)構(gòu)的倍頻裝置，也只是實(shí)現(xiàn)光學(xué)頻域的倍頻；美國專利4896931保護(hù)了一種光學(xué)頻率倍頻裝置，采用光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)光學(xué)頻域的倍頻。目前尚無針對(duì)時(shí)間域(脈沖重復(fù)頻率)的倍頻裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有脈沖激光器技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)脈沖激光時(shí)間域倍頻，提供一種脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一方面，本發(fā)明提供一種脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置，包括被測激光光源，還包括:沿光路布置的耦合透鏡組、分光器、延遲器、合束器；所述耦合透鏡組，用于將被測激光光源輸出的激光聚到所述分光器；所述分光器，用于將輸出的激光按照比例等分束；所述延遲器，用于對(duì)分束的各路激光的光程增加；所述合束器，用于將經(jīng)延遲的各路激光進(jìn)行合并，形成倍頻后的激光。
[0010]一些實(shí)施例中，還包括用于輸出激光的準(zhǔn)直的后擴(kuò)束鏡組，所述耦合透鏡組、分光器、延遲器、合束器、后擴(kuò)束鏡組沿光路依次布置。
[0011]一些實(shí)施例中，所述后擴(kuò)束鏡組為球面透鏡，其焦距范圍為10至1000mm。
[0012]一些實(shí)施例中，所述分光器和延遲器的組數(shù)一一對(duì)應(yīng)。
[0013]一些實(shí)施例中，所述等分束為按照比例等分成2至10束。
[0014]一些實(shí)施例中，所述分光器為光纖分光器，所述延遲器為光子晶體光纖構(gòu)成，所述合束器為光纖合束器。
[0015]一些實(shí)施例中，所述分光器為光波導(dǎo)分光器，所述延遲器為光子晶體波導(dǎo)構(gòu)成，所述合束器為光波導(dǎo)合束器。
[0016]一些實(shí)施例中，所述耦合透鏡組為I片或2片非球面透鏡組成的透鏡組。
[0017]再另一方面，本發(fā)明提供一種脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置，包括被測激光光源，還包括:分光器、延遲器、合束器和輔助反射鏡組，所述輔助反射鏡組包括第一輔助反射鏡和第二輔助反射鏡；其中，所述分光器、延遲器、第一輔助反射鏡和合束器構(gòu)成第一光路；所述分光器、第二輔助反射鏡和合束器構(gòu)成第二光路；所述分光器，用于被測激光光源輸出的激光等分束；所述延遲器，用于對(duì)分束的各路激光的光程增加；所述合束器，用于將分束的激光進(jìn)行合并，形成倍頻后的激光。
[0018]—些實(shí)施例中，所述分光器為部分反射鏡；所述延遲器由光子晶體光纖構(gòu)成；所述合束器為部分反射鏡。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明裝置針對(duì)激光光源進(jìn)行時(shí)間域(脈沖重復(fù)頻率)倍頻，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖激光的時(shí)間域(脈沖重復(fù)頻率)I至10倍倍頻；同時(shí)，本發(fā)明裝置采用光子晶體光波導(dǎo)或光子晶體光纖作為光程延長結(jié)構(gòu)，由于光子晶體具有很高的折射率，能夠大幅縮小器件體積，實(shí)現(xiàn)器件的小型化和實(shí)用化。
【附圖說明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]光子晶體(Photonic Crystal)是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而成的人工微結(jié)構(gòu)。光子晶體即光子禁帶材料，從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是一類在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。
[0025]與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長的電磁波。當(dāng)電磁波在光子帶隙材料中傳播時(shí)，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，電磁波能量形成能帶結(jié)構(gòu)。
[0026]通過設(shè)計(jì)和制造光子晶體及其器件，可以達(dá)到控制光子運(yùn)動(dòng)的目的，實(shí)現(xiàn)折射率10000以上的等效光學(xué)結(jié)構(gòu)。通過將光子晶體這種新的光學(xué)器件引入光程系統(tǒng)，可以研制具有小體積的光學(xué)延遲結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脈沖激光的時(shí)間域(脈沖重復(fù)頻率)倍頻。
[0027]本發(fā)明在于解決已有激光技術(shù)中出現(xiàn)的時(shí)間域頻率瓶頸問題，提供一種倍頻裝置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有激光器輸出的時(shí)間域(脈沖重復(fù)頻率)倍頻。例如實(shí)現(xiàn)閃光燈泵浦固體激光器的重復(fù)頻率從50Hz到100HZ、150HZ、200HZ甚至更高重復(fù)頻率的轉(zhuǎn)變輸出；或者實(shí)現(xiàn)脈沖二氧化碳激光器的重復(fù)頻率從100Hz到2000Hz、4000Hz、5000Hz輸出。
[0028]本發(fā)明的一種脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置，包括被測激光光源，沿光路布置的耦合透鏡組、分光器、延遲器、合束器；耦合透鏡組，用于將被測激光光源輸出的激光聚到分光器；分光器，用于將輸出的激光按照比例等分束；延遲器，用于對(duì)分束的各路激光的光程增加；合束器，用于將經(jīng)延遲的各路激光進(jìn)行合并，形成倍頻后的激光。
[0029]在一些優(yōu)選方案中，分光器和延遲器的組數(shù)一一對(duì)應(yīng)；上述等分束為按照比例等分成2至10束。
[0030]在一些優(yōu)選方案中，該脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置還包括后擴(kuò)束鏡組，用于輸出激光的準(zhǔn)直的，上述耦合透鏡組、分光器、延遲器、合束器、后擴(kuò)束鏡組沿光路依次布置。
[0031]本發(fā)明通過對(duì)現(xiàn)有激光器輸出光束的時(shí)間域倍頻，利用偏振合成技術(shù)及光子晶體光程延遲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脈沖激光的重復(fù)頻率整數(shù)倍增加，在一定程度上解決脈沖重復(fù)頻率瓶頸問題。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖1所示，為本發(fā)明脈沖激光時(shí)間域倍頻裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。沿光路依次布置耦合透鏡組1、分光器2、延遲器3、合束器4和后擴(kuò)束鏡組5。
[0034]其中，耦合透鏡組I為由2片非球面透鏡組成的透鏡組，用于將激光器輸出的光匯聚到光波導(dǎo)中；分光器2為光波導(dǎo)分光器，用于將被測激光光源輸出的激光等分成6束；延遲器3，其由長度10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm的光子晶體波導(dǎo)構(gòu)成，與激光器的重復(fù)頻率相對(duì)應(yīng)，用于對(duì)各路輸出激光的光程增加，實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲；合束器4為光波導(dǎo)合束器，用于將各束光進(jìn)行合并，形成時(shí)間域倍頻后的激光；后擴(kuò)束鏡組5