全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器及制作方法，包括基频光源，还包括基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜、信号光耦合输出镜和非线性光参量晶体。本发明专利技术通过基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜、信号光耦合输出镜和非线性光参量晶体的键合，结合光路反射膜的设置从而形成了双程吸收的KTP晶体，从而有效增加了光参量转换的光学长度，可使基频光能量在腔内得到充分的吸收转化，同时可根据基频光初始能量大小和S9面输出的残余基频能量来选择不同尺寸的KTP晶体进行键合集成，使环形腔达到最高的OPO转化效率。使环形腔达到最高的OPO转化效率。使环形腔达到最高的OPO转化效率。

【技术实现步骤摘要】
全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器及制作方法


[0001]本专利技术涉及
，尤其涉及一种全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器及制作方法。

技术介绍

[0002]目前，科技工业中常用的1.5xμm人眼安全全固态激光器和光参量振荡技术情况如下：（1）驻波腔式1.57μm光参量振荡器这是常用的一种光参量振荡技术，1.57μm光参量振荡器由全反镜（基频光耦合输入镜）和输出镜组成驻波谐振腔，光参量非线性晶体按照一定的切割角度放置于谐振腔内，满足一定的相位匹配条件时，进入腔内的1.064μm基频光由非线性晶体通过光参量效应转化为1.57μm信号光，同时因谐振腔的振荡作用，信号光不断吸收基频能量并被迅速放大，产生1.57μm人眼安全输出，驻波腔光参量振荡器。
[0003]这种光参量振荡器技术的优点是谐振腔腔长短、结构紧凑，用小体积的非线性晶体即可获得高效率转化，单项研制成本低；缺点是残余基频光会逆向返回，必须在光参量振荡器与1.064μm基频光源之间设置隔离器，否则会对基频激光器内的器件造成损伤，影响激光器正常工作，而设置隔离器不仅增大了系统体积和装调复杂度，也增大了系统研制总体成本。
[0004]（2）行波腔式1.57μm光参量技术行波腔也是一种常用的光参量转换技术，1.57μm光参量行波腔由基频光耦合输入镜和多面反射镜组成，因基频光与信号光均为单向传输至最后输出腔外，不会在腔内产生双向谐振，故称为行波腔光参量技术。在行波腔中，光参量非线性晶体按照一定的切割角度放置于腔内，满足一定的相位匹配条件时，耦合进入腔内的1.064μm基频光由非线性晶体通过光参量效应转化为1.57μm信号光，因行波腔腔长通常较大，可以在腔内串接放置多块非线性晶体，使基频能量在传输中被充分吸收转换为信号光，最终产生人眼安全结果输出。
[0005]行波腔分为两种：一种为开放式行波腔，信号光从产生到输出经过不重复的传输路径，这种方式通常需要随基频光同步输入一个种子信号光进行诱发；另一种为封闭式行波腔，也称为环形腔，信号光从产生到输出经过一个首尾封闭的传输路径。
[0006]行波腔的优点主要有两方面：一是可以通过串接多块非线性晶体获得很高的光参量转化效率，最高可达50%以上；二是可以回避基频光逆向传输造成基频光源损伤的问题，不需要设置隔离器，这是实际应用中常采用行波腔的重要原因。缺点是行波腔通常体积较大，组成器件多，装调复杂，单项成本较高。
[0007]（3）铒玻璃人眼安全激光器这是另外一种常用的获得人眼安全激光输出的全固态激光技术，与前两种技术不同的是，该技术不需要光参量晶体的非线性转换过程，而是在谐振腔内通过半导体激光器泵浦铒镱双掺磷酸盐玻璃直接输出1.54μm人眼安全激光。
[0008]这种技术的优点是激光器组成简单，结构紧凑，成本低，能够直接产生1.54μm人眼安全激光，光束质量较光参量方式好；缺点是铒玻璃热性能差、激光阈值高、效率低，难以达到很高的激光能量、功率和脉冲频率，系统相对功耗大，因此应用范围有限，在很多对能量、脉冲频率有较高要求的场合无法使用该技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器及制作方法，能够一种高集成度、高效率、高可靠性、高效费比的人眼安全激光器件，在人眼安全激光应用领域中，提高激光光源的工作效率，有效压缩光源体积重量，增加激光装调的便利性，降低系统总体功耗，提高设备的工作可靠性和可维护性，降低研制成本。
[0010]本专利技术采用的技术方案为：一种全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器，包括基频光源，还包括基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜、信号光耦合输出镜和非线性光参量晶体；所述的基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜和信号光耦合输出镜均为等腰直角棱镜，所述的非线性光参量晶体为长方晶体，所述基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜的侧边长长度相同，信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜的侧边长长度相同，信号光全反射棱镜和信号光部分反射棱镜的底边长度均与长方晶体的短边长度相同；所述的基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜的一侧边紧贴固定设置，信号光全反射棱镜的底边与长方晶体一侧的短边紧贴固定设置；所述的信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜的一侧边紧贴固定设置，信号光部分反射棱镜的底边与长方晶体另一侧的短边紧贴固定设置，且基频光耦合输入镜与信号光耦合输出镜相对于长方晶体对称设置，所述的基频光源发射的激光垂直设置在基频光耦合输入镜与非线性光参量晶体侧边平行的一条边所在面的一侧，激光经过的通光光学面上均对应设置有激光膜层。
[0011]所述的基频光耦合输入镜与非线性光参量晶体侧边平行的一条边所在的面为通光光学面S1，基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜接触的一侧边所在的面记为通光光学面S2，非线性光参量晶体与信号光全反射棱镜底边接触所在面记为通光光学面S3，非线性光参量晶体与信号光部分反射棱镜底边接触所在面记为通光光学面S4，信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜接触的一侧边所在的面记为通光光学面S5，信号光部分反射棱镜另一侧边记为通光光学面S6，信号光全反射棱镜的另一侧边记为通光光学面S7，基频光耦合输入镜另一边记为通光光学面S9，信号光耦合输出镜的另一边记为通光光学面S8，S1~S8为全光环形腔OPO的所有通光光学面，根据其对基频光和信号光的不同传输功能，每个光学面需要镀不同类型和参数的激光膜层，其中S1：1.064μmAR；S2：1.064μmAR&1.57μmHR（45
°
）；S3：1.064μmAR&1.57μmAR；S4：1.064μmAR&1.57μmAR；S5：1.064μmHR&1.57μmPR（45
°
）；S6：1.064μmHR&1.57μmHR（45
°
）；
S7：1.064μmHR&1.57μmHR（45
°
）；S8：1.57μmAR。
[0012]所述的以上光学面中，S5为1.57μm信号光耦合输出面，需要镀1.57μm部分反射率的激光膜层，反射率通常设计为40%~60%。
[0013]所述的基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜、信号光耦合输出镜均采用光学BK7和或BK9玻璃。
[0014]非线性光参量晶体为材料直角面的垂直度优于5
´
的KTP 晶体。
[0015]基频光耦合输入镜和信号光耦合输出镜的直角面为10mm
×
10mm
×
10mm ；信号光全反射棱镜和信号光部分反射棱镜的直角面为14mm
×
10mm
×
14mm；非线性光参量晶体的直角面为20mm
×
10mm
×
30mm。
[0016]一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器，包括基频光源，其特征在于：还包括基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜、信号光耦合输出镜和非线性光参量晶体；所述的基频光耦合输入镜、信号光全反射棱镜、信号光部分反射棱镜和信号光耦合输出镜均为等腰直角棱镜，所述的非线性光参量晶体为长方晶体，所述基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜的侧边长长度相同，信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜的侧边长长度相同，信号光全反射棱镜和信号光部分反射棱镜的底边长度均与长方晶体的短边长度相同；所述的基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜的一侧边紧贴固定设置，信号光全反射棱镜的底边与长方晶体一侧的短边紧贴固定设置；所述的信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜的一侧边紧贴固定设置，信号光部分反射棱镜的底边与长方晶体另一侧的短边紧贴固定设置，且基频光耦合输入镜与信号光耦合输出镜相对于长方晶体对称设置，所述的基频光源发射的激光垂直设置在基频光耦合输入镜与非线性光参量晶体侧边平行的一条边所在面的一侧，激光经过的通光光学面上均对应设置有激光膜层。2.根据权利要求1所述的全光器件集成的高效率环形腔光参量振荡器，其特征在于：所述的基频光耦合输入镜与非线性光参量晶体侧边平行的一条边所在的面为通光光学面S1，基频光耦合输入镜的底边与信号光全反射棱镜接触的一侧边所在的面记为通光光学面S2，非线性光参量晶体与信号光全反射棱镜底边接触所在面记为通光光学面S3，非线性光参量晶体与信号光部分反射棱镜底边接触所在面记为通光光学面S4，信号光耦合输出镜的底边与信号光部分反射棱镜接触的一侧边所在的面记为通光光学面S5，信号光部分反射棱镜另一侧边记为通光光学面S6，信号光全反射棱镜的另一侧边记为通光光学面S7，基频光耦合输入镜另一边记为通光光学面S9，信号光耦合输出镜的另一边记为通光光学面S8，S1~S8为全光环形腔OPO的所有通光光学面，根据其对基频光和信号光的不同传输功能，每个光学面需要镀不同类型和参数的激光膜层，其中S1：1.064μmAR；S2：1.064μmAR&1.57μmHR（45
°
）；S3：1.064μmAR&1.57μmAR；S4：1.064μmAR&1.57μmAR；S5：1.064μmHR&1.57μmPR（45
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）；S6：1.064μmHR&1.57μmHR（45
°
）；S7：1.064μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文杰，董光焰，辛玉军，董潮涌，窦飞飞，李卫森，阮友田，彭凤超，朱晓凯，张福领，吴航，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：发明
国别省市：