【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光参量振荡器相关，更具体地，涉及一种可快速调谐光参量振荡器及其操作方法。
技术介绍
1、1960年，世界上第一台红宝石激光器被制造出来，因其具有良好的单色性、相干性和高功率等特点，被广泛应用于光纤通信、医疗诊断、工业制造等领域。但传统激光器受限于增益介质的能级结构，导致其波长调谐范围较窄。而光参量振荡器基于非线性晶体的二阶非线性效应，通过光参量过程实现频率变换，突破传统激光器增益介质能级结构的限制，可以得到很宽的波长调谐范围。基于此特性，光参量振荡器被广泛应用于生物医学成像、化学气体检测等领域。
2、近年来，光参量振荡器调谐特性的研究主要集中在拓宽调谐范围和提高调谐速度两方面。
3、在一些研究中，通过在腔内设置由光栅构成的光谱滤波器，实现了40μs内30nm以上的调谐速度(opt.express 24,11112-11125(2016))，但光栅的引入会增加损耗和系统的复杂度，系统成本较高，实用性较低。
4、在另一些研究中，基于非共线偏硼酸钡(bbo)相位匹配带宽较宽的特性，仅通过调节谐振腔长度就实现了650-1200nm的快速调谐，但由于寄生倍频效应的存在，900nm处的输出功率骤降至150mw甚至会出现不工作的情况(opt.express 20,912-917(2012))，除此之外，非共线光参量振荡器的谐振腔对准难度较高，光路调试的难度大。
5、还有一些研究，基于三硼酸锂(lbo)的非临界相位匹配光参量振荡器可以通过调节温度实现650-1020nm的调谐(opt
6、因此，在不引入额外光学元件的条件下，设计一种能够在较宽的调谐范围内快速调谐并且光路调试简单的光参量振荡器具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种可快速调谐光参量振荡器及其操作方法，其目的在于在不增加光路复杂度的基础上增大调谐范围、提高调谐速度、降低调谐复杂度。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种可快速调谐光参量振荡器，包括：泵浦聚焦镜、温控台、非线性晶体、谐振腔和精密位移平台，其中，
3、所述泵浦聚焦镜用于将外界泵浦光聚焦至所述非线性晶体上；
4、所述温控台用于对所述非线性晶体进行非均匀加热；
5、所述非线性晶体用于在接收到聚焦的所述泵浦光后通过参量过程产生振荡光，所述非线性晶体的不同温度位置产生不同波长的振荡光；
6、所述谐振腔包括曲面镜m1、曲面镜m2、介质镜m3和输出耦合镜m4，所述非线性晶体基于当前泵浦光脉冲产生的振荡光经所述曲面镜m2反射至所述输出耦合镜m4、再经所述输出耦合镜m4垂直反射至所述曲面镜m2、再经所述曲面镜m2反射至所述曲面镜m1、再经所述曲面镜m1反射至所述介质镜m3、再经所述介质镜m3垂直反射至所述曲面镜m1、再经所述曲面镜m1反射后与下一泵浦光脉冲在所述非线性晶体内重合以获取增益并到达所述曲面镜m2、再经所述曲面镜m2反射至所述输出耦合镜m4并经所述输出耦合镜m4透射出部分，所述介质镜还用于透射所述泵浦光和非振荡光；
7、所述精密位移平台用于沿光路前后移动所述介质镜m3以调节腔长，使不同波长的振荡光与泵浦光重合并获取增益。
8、在其中一个实施例中，所述谐振腔内还包括色散元件，用于调节腔内色散，使不同中心波长的振荡光在腔内循环一周的时延不同，稳定光参量振荡器输出。
9、在其中一个实施例中，所述色散元件为光学材料窗口片、啁啾镜、光栅或棱镜对中的任意一种。
10、在其中一个实施例中，所述温控台用于对所述非线性晶体进行非均匀加热以使所述非线性晶体的温度沿晶体方向单调变化。
11、在其中一个实施例中，外界泵浦光从所述非线性晶体的高温端输入。
12、在其中一个实施例中，所述精密位移平台具有驱动器，所述驱动器为压电陶瓷、步进电机或音圈电机中的任一种。
13、在其中一个实施例中，所述非线性晶体为非临界相位匹配的三硼酸锂。
14、在其中一个实施例中，所述泵浦聚焦镜用于将所述泵浦光聚焦至所述非线性晶体中心位置。
15、在其中一个实施例中，所述输出耦合镜m4的透射率为10％～20％。
16、为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种如上述可快速调谐光参量振荡器的操作方法，包括：
17、启动温控台对非线性晶体进行非均匀加热；
18、向泵浦聚焦镜发射泵浦光脉冲并基于精密位移平台移动介质镜m3以调节腔长，使所需波长的振荡光与泵浦光重合并获取增益后从输出耦合镜m4中透射出。
19、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的可快速调谐光参量振荡器主要具有以下有益效果：
20、1.本申请所提供的可快速调谐光参量振荡器，由于设置温控台对非线性晶体进行非均匀加热，非线性晶体通过参量过程产生振荡光时，不同温度位置处的非线性晶体所产生的振荡光的波长不同，即经过非均匀加热的非线性晶体可以产生多种不同波长的振荡光，从而提供较宽的调谐范围。不同波长的振荡光的传播速度不同，由于设置精密位移平台控制介质镜m3移动以调节腔长，通过调节腔长可以选择不同波长的振荡光与下一泵浦光脉冲重合并振荡以获取增益并输出，仅调节腔长来实现调谐的调谐速度很快。综上，结合非线性晶体的非均匀加热和调节腔长，可以在较宽的调谐范围实现快速调谐，且调谐方法简单易行。
21、2.本申请所提供的可快速调谐光参量振荡器，相比于传统技术中设置光栅来提高调谐速度的方案，本申请不需要引入额外的光学元件，光路结构简单，成本较低。
22、3.本申请所提供的可快速调谐光参量振荡器，相比于传统技术中基于非共线偏硼酸钡(bbo)相位匹配来提高调谐速度的方案，本申请不会出现寄生倍频效应，在调谐范围内均能实现稳定工作，并且光路调试简单易行。
23、4.本申请所提供的可快速调谐光参量振荡器，相比于传统技术中基于调节温度实现在较宽调谐范围内调谐的方式，本申请调谐时不需要调节非线性晶体的温度，仅需调节腔长即可实现快速调谐，因此调谐速度更快。
24、5.在一实施例所提供的可快速调谐光参量振荡器还包含色散元件，用于调节腔内色散，使不同中心波长的振荡光在腔内循环一周的时延不同，从而使光参量振荡器输出更加稳定。
25、6.在一实施例所提供的可快速调谐光参量振荡器中，非线性晶体的温度沿晶体方向单调变化，如此可使温控台对非线性晶体的加热方式更加简单。
26、7.在一实施例所提供的可快速调谐光参量振荡器中，非线性晶体的温度沿晶体方向单调变化，且泵浦光从高温端输入，如此可以输出脉冲质量非常好的超短变换极限脉冲。
27、8.在一实施例所提供的可快速调谐光参量振本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可快速调谐光参量振荡器，其特征在于，包括：泵浦聚焦镜、温控台、非线性晶体、谐振腔和精密位移平台，其中，
2.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述谐振腔内还包括色散元件，用于调节腔内色散，使不同中心波长的振荡光在腔内循环一周的时延不同，稳定光参量振荡器输出。
3.如权利要求2所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述色散元件为光学材料窗口片、啁啾镜、光栅或棱镜对中的任意一种。
4.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述温控台用于对所述非线性晶体进行非均匀加热以使所述非线性晶体的温度沿晶体方向单调变化。
5.如权利要求4所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：外界泵浦光从所述非线性晶体的高温端输入。
6.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述精密位移平台具有驱动器，所述驱动器为压电陶瓷、步进电机或音圈电机中的任一种。
7.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述非线性晶体为非临界相位匹配的三硼酸锂。
8.如权
9.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述输出耦合镜M4的透射率为10％～20％。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的可快速调谐光参量振荡器的操作方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可快速调谐光参量振荡器，其特征在于，包括：泵浦聚焦镜、温控台、非线性晶体、谐振腔和精密位移平台，其中，
2.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述谐振腔内还包括色散元件，用于调节腔内色散，使不同中心波长的振荡光在腔内循环一周的时延不同，稳定光参量振荡器输出。
3.如权利要求2所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述色散元件为光学材料窗口片、啁啾镜、光栅或棱镜对中的任意一种。
4.如权利要求1所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在于：所述温控台用于对所述非线性晶体进行非均匀加热以使所述非线性晶体的温度沿晶体方向单调变化。
5.如权利要求4所述的可快速调谐光参量振荡器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兆伟，秦梦科，于松寅，杨振宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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