部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，包括非线性晶体和混合腔，所述非线性晶体为板条结构，所述混合腔由平凹圆透镜和平凸柱透镜构成。利用长条形光斑的抽运光从晶体端面抽运，实验证明，本发明专利技术最终可以获得了输出功率高且光束质量好的激光。

【技术实现步骤摘要】
部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器
本专利技术涉及激光技术和非线性频率变换领域，尤其是一种基于非稳腔的光参量振荡器。
技术介绍
光谱学中将波长范围为0.75微米到1000微米的光称为红外线，其中一般将3至20微米的光称为中红外光。此波段的光有很多特性，尤其是3至5微米波段，此波段的光在大气中传输时损耗较低，是十分重要的大气红外窗口 ；除此，该波段还覆盖了很多碳氢气体和其他很多有毒气体的吸收峰。因此该波段的激光可以用于定向红外干扰、激光测距、光谱分析、大气污染物监测、有毒气体探测等。目前获得中红外激光的方式大致有下面几种:气体激光器、量子级联激光器、二极管激光器、固体激光器及其抽运光的光参量振荡器(OPO ),其中随着作为OPO抽运源的固体激光器和光纤激光器的迅猛发展、新型非线性晶体材料的不断出现，光参量振荡技术取得了重大进展，成为了获得中红外激光输出的重要手段。光参量振荡器在产生激光输出时具有很多优势:调谐范围广、不受抽运波长约束；可使用多种非线性晶体，而且调谐方式多样，包括温度调谐、周期调谐、角度调谐等；结构紧凑、可全固化，系统稳定性增强；可实现大功率、高光束质量、窄线宽输出等。OPO技术早在1962年就被提出来了，理论被不断完善，实验上受限于抽运源和非线性晶体，一直很难有重大突破。直到上世纪80年代，随着基于双折射位相匹配(BPM)的晶体的出现，及半导体抽运的全固态激光器的发展，OPO技术有了很大的突破。上世纪90年代发展起来的基于准位相匹配(QPM)技术的光学超晶格材料，如周期极化的钽酸锂(PPLT )、铌酸锂(PPLN)、掺镁铌酸锂(PPMgO: LN)、磷酸钛氧钾等，具有透光范围宽、有效二阶非线性系数大、吸收损耗小、抗光损伤阈值高的优点，把OPO技术推向了一个新的高度。目前获得中红外激光主要还是用圆光束泵浦0P0，这样晶体容易损坏，很难获得高功率输出；也有一些用板条形激光泵浦，可是采用一般的OPO腔型，泵浦光的光束质量对输出光的影响很大，高功率下获得的中红外激光的光束质量都较差；棒状的晶体不利于散热，晶体内部的热透镜和热致双折射效应明显，不利于输出功率和光束质量的提高。
技术实现思路
要解决的技术问题:针对现有技术的不足，本专利技术提供一种部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，解决现有的OPO技术很难获得高功率、高光束质量的激光输出的技术缺陷。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，包括非线性晶体和混合腔，所述混合腔由平凹圆透镜和平凸柱透镜构成，所述非线性晶体为板条结构且置于混合腔内，其中平凹圆透镜的平面与光束垂直、凹面朝向非线性晶体，平凸柱透镜的平面与光束垂直、凸面朝向非线性晶体，且平凸柱透镜的母线方向在竖直方向。将非线性晶体和混合腔组合成光参量振荡器，然后将泵浦光整形成一条光强分布均匀的横截面为长方形的光束，此长条形光斑在垂直方向聚焦为200?400 μ m以保证腔内模式为近基膜，再用长条形光斑的抽运光部分端面泵浦非线性晶体，从而获得设计频率的激光输出。进一步的，在本专利技术中，所述混合腔，在水平方向采用正支共焦非稳腔，所述正支共焦非稳腔由平凹圆透镜的凹面和平凸柱透镜的凸面构成，并且平凹圆透镜和平凸柱透镜的焦点重合，平凸柱透镜的焦距和正支共焦非稳腔的腔长的和等于平凹圆透镜的焦距。进一步的，在本专利技术中，所述混合腔，在垂直方向采用平凹稳腔，所述平凹稳腔由平凹圆透镜的凹面和平凸柱透镜的平面构成。进一步的，在本专利技术中，所述非线性晶体为周期性极化的钽酸锂晶体、铌酸锂晶体、掺镁铌酸锂晶体或磷酸钛氧钾晶体中的一种。以上晶体均为基于准位相匹配原理实现频率转换的非线性晶体。有益效果:本专利技术的部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，用板条形式的非线性晶体的同时采用混合腔，利用长条形光斑的抽运光从晶体端面抽运，实验证明，本专利技术最终可以获得了输出功率高且光束质量好的激光。【附图说明】图1为部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器在水平方向的示意图；图2为本专利技术垂直方向平凹稳腔示意图；图3为本专利技术水平方向正支共焦非稳腔示意图；图4为混合腔内稳定光场和f禹合输出光场强度分布；图5为混合腔内稳定光场和I禹合输出光场位相分布；图6为耦合输出率与L1长度的关系示意图；图7为近场光斑强度分布图；图8为远场光斑强度分布图；图9为不同L1长度的M2因子关系示意图。【具体实施方式】下面通过附图对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，包括非线性晶体2和混合腔，所述非线性晶体2为参量变换的板条形式的准相位匹配晶体；该振荡器采用混合腔，该混合腔由平凹圆透镜I和平凸柱透镜3构成，在水平方向与竖直方向具有不同的腔形。如图2所示，在垂直方向采用平凹稳腔，稳腔部分由凹圆透镜I的凹面和平凸柱透镜3的平面构成。如图3所示，水平方向采用正支共焦非稳腔。该正支共焦非稳腔由平凹圆透镜I的凹面和平凸柱透镜3的凸面构成，其中平凸柱透镜3的焦距与正支共焦非稳腔的腔长的和等于平凹圆透镜I的焦距。其中平凹圆透镜I为横向尺寸L1的轴对称圆透镜，其曲率半径为R1、焦距为;平凸柱透镜3为横向尺寸L2的平凸柱透镜，曲率半径为R2、焦距为f2，平凹圆透镜I和平凸柱透镜3两者相距L。在材料折射率相同的情况下，平凹圆透镜I和平凸柱透镜3的焦点O重合，构成共焦腔。由曲率半径和焦距的关系可知，^=^/2, f2=R2/2,再由几何关系可知:本文档来自技高网...

【技术保护点】
部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，其特征在于：包括非线性晶体（2）和混合腔，所述混合腔由平凹圆透镜（1）和平凸柱透镜（3）构成，所述非线性晶体（2）为板条结构且置于混合腔内，其中平凹圆透镜（1）的平面与光束垂直、凹面朝向非线性晶体（2），平凸柱透镜（3）的平面与光束垂直、凸面朝向非线性晶体（2），且平凸柱透镜（3）的母线方向在竖直方向。

【技术特征摘要】
1.部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，其特征在于:包括非线性晶体(2)和混合腔，所述混合腔由平凹圆透镜(I)和平凸柱透镜(3)构成，所述非线性晶体(2)为板条结构且置于混合腔内，其中平凹圆透镜(I)的平面与光束垂直、凹面朝向非线性晶体(2)，平凸柱透镜(3)的平面与光束垂直、凸面朝向非线性晶体(2)，且平凸柱透镜(3)的母线方向在竖直方向。2.根据权利要求1所述的部分端面泵浦混合腔板条光参量振荡器，其特征在于:所述混合腔，在水平方向采用正支共焦非稳腔，正支共焦非稳腔由平凹圆透镜(I)的凹面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕新杰，蒋旭东，刘奕辰，居盼盼，赵刚，祝世宁，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32