一种双板条结构的走离补偿装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双板条结构走离补偿装置，所述装置包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出。本发明提供的一种双板条结构走离补偿装置结构简单、紧凑、散热性好；不需要多块晶体，降低了装置的复杂性和成本，另外对大功率泵浦或对温度敏感的晶体，在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面设有温控装置，既能实现高转换效率，又能保证好的光束质量。
【专利说明】一种双板条结构的走离补偿装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非线性光学变频激光【技术领域】，更具体涉及一种双板条结构走离补偿 装直。
【背景技术】
[0002] 二阶非线性效应主要包括倍频、和频、差频、光参量振荡等。激光频率变换对激光 高技术的发展和拓宽激光的应用领域具有十分重要的意义。通过激光变频可以获得多种波 长的激光，例如可产生红外，红光，绿光，蓝光，紫外和深紫外激光等，它们在大屏幕显示、激 光医疗、高密度存储、微电子、微机械、激光全息技术以及泵浦可调谐光参量激光等方面有 着巨大的应用前景和广阔的市场。
[0003] 对于角度相位匹配过程，S卩非临界相位匹配，通常存在走离角，即能流密度矢量方 向与波矢方向的夹角，使得激光变频效率降低、变频输出的光束质量变差。补偿走离效应可 以增加相互作用长度、提高变频效率，改善光束质量。目前，补偿走离效应主要基于控制两 块相同尺寸和相同切割方向的长方体状非线性光学晶体的摆放位置来实现，但是其相互作 用长度较短，变频效率受到限制。随后又提出通过2N块相同尺寸和相同切割方向的长方体 状的非线性光学晶体来增加相互作用长度，提高变频效率，但该设置增加了其复杂性与成 本。综上，现有结构的补偿走离效应的装置虽然能够实现高转换效率的激光输出，但是存在 结构复杂、成本高的问题。
【发明内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 本发明要解决的技术问题是如何简化现有的走离补偿装置结构，降低成本。
[0006] (二）技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双板条结构走离补偿装置，所述装置 包括第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性 光学晶体均为板条状，并固定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传 播，之后，基频光和产生的谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的 下表面来回反射，最后从第二非线性光学晶体耦合输出；
[0008] 所述第二非线性光学晶体的厚度设计方案如下：
[0009] A、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为30度?60度时， 所述第二非线性光学晶体的厚度可根据如下情况确定：
[0010] (1)变频过程中仅有一个波长的光为非常（e)光时，即相位匹配方式为0 + 0 或
【权利要求】
1. 一种双板条结构走离补偿装置，其特征在于，所述装置包括第一非线性光学晶体和 第二非线性光学晶体；所述第一非线性光学晶体和第二非线性光学晶体均为板条状，并固 定在一起；基频光耦合进第一非线性光学晶体，按相位匹配角传播，之后，基频光和产生的 谐波在第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面来回反射，最后从第 二非线性光学晶体耦合输出； 所述第二非线性光学晶体的厚度设计如下： A、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为30度?60度时，所述 第二非线性光学晶体的厚度可根据如下情况确定： (1) 变频过程中仅有一个波长的光为非常（e)光时，即相位匹配方式为〇 + 〇 = e或 0 + e=>〇或e + e^0 (倍频），第二非线性光学晶体的厚度可表示为屯
(1) 其中，P i表示e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向右下方 传播时的走离角，P 2表示e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走离角，屯表示 第一非线性光学晶体的厚度； (2) 变频过程中，基频光之一和谐波光均为非常光时，即相位匹配方式为e + o 4 e ; a. 优先根据基频e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d12
(2) 其中，P n表示基频e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向 右下方传播时的走离角，P 12表示基频e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走 离角； 满足公式（2)时，则可成倍增加相互作用长度； b. 根据谐波e光，第二非线性光学晶体的厚度可设置为d22
(3) 其中，P 21表示谐波e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶体中向 右下方传播时的走离角，P 22表示谐波e光在第二非线性光学晶体中向右上方传播时的走 离角； 若d12约等于d22，则即成倍增加相互作用长度，又改善谐波的光束质量； (3) 变频过程中，当基频光均为非常光时，倍频情况除外，即相位匹配方式为 e(l) + d:2) 4 〇，分别根据基频光1的e光和基频光2的e光，第二非线性光学晶体的厚度可 设置为d1(2)2
(4) 其中，P 1(2)1表示基频1 (2) e光在第一非线性光学晶体中传播和在第二非线性光学晶 体中向右下方传播时的走离角，p1(2)2表示基频1(2) e光在第二非线性光学晶体中向右上 方传播时的走离角； 满足d12约等于d22时，则成倍增加相互作用长度，改善谐波输出光斑质量； B、当单轴晶体的相位匹配角、双轴晶体主平面内的相位匹配角为小于30度且大于25 度，或者大于60度且小于65度时，所述第二非线性光学晶体的厚度设置为所述第一非线性 光学晶体的厚度的两倍。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一非线性光学晶体和第二非线性 光学晶体通过光学键合、光胶、折射率匹配液或空气连在一起。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耦合方式为棱镜耦合方式或切斜角 奉禹合方式。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述棱镜耦合方式，所述棱镜与非线性光 学晶体的端面粘接在一起。
5. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述切斜角耦合方式，所述第一非线性光 学晶体左侧面镀有基频光的高透膜；所述第二非线性光学晶体右侧面镀有基频光和谐波的 高透膜。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一非线性光学晶体包括正单轴晶 体 ZnGeP2 ;负单轴晶体 BBO、AGS、KABO、CLBO、KDP、ADP ;正双轴晶体 KTP、RTA、KTA、CBO ;负 双轴晶体 LBO、YCOB、GdCOB ; 所述第二非线性光学晶体包括：正单轴晶体ZnGeP2 ;负单轴晶体BB0、AGS、KAB0、CLB0、 KDP、ADP ;正双轴晶体 KTP、RTA、KTA、CBO ;负双轴晶体 LB0、YC0B、GdCOB。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当大功率泵浦或第一非线性光学晶体和 第二非线性光学晶体对温度敏感时，所述第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学 晶体的下表面均设置温控装置。
8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基频光和谐波在第一非线性光学晶 体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面都发生全反射，若某一波长的光不能发生全反 射时，所述第一非线性光学晶体的上表面和第二非线性光学晶体的下表面镀相应波长的高 反膜。
【文档编号】G02F1/35GK104104005SQ201410251130
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】宗楠, 代世波, 杨峰, 彭钦军, 许祖彦, 王志敏, 张丰丰, 杜仕峰 申请人:中国科学院理化技术研究所