一种补偿非线性晶体温度梯度的装置的制作方法

本实用新型涉及一种补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的装置。

背景技术：

对于平均输出功率在瓦量级的光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)，晶体的热效应问题不能被忽略。尽管参量过程中非线性晶体并不参与能量的净交换，但是由于晶体对于泵浦光和参量光都有一定的吸收，所以在较大功率运转时，晶体内还是会有较强的热效应。晶体的热效应会引起相位失配，还会引发热透镜效应，波导效应以及双稳态效应等等。其中在高重频脉冲泵浦中红外参量振荡器中，热效应的主要来源是晶体对非谐振闲频光的吸收。由于在晶体两端闲频光的功率密度并不相同，所以晶体热效应也不相同，这样就会在晶体两端产生一定的温度梯度。通常情况下，参量过程中的相位匹配都与温度有关，特定的参量过程对应着特定的晶体温度。所以这种温度梯度的存在会造成相位失配的加剧，从而降低转换效率，所以有必要对晶体纵向温度梯度进行补偿。

为了获得稳定高效的参量过程必须对晶体温度进行控制。通常的做法是将晶体至于加热炉中进行加热并维持在某个特定温度附近。但是这种结构的温控装置是对晶体运转温度进行定量控制，所以无法对热效应引起的温度梯度进行补偿。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的装置，克服常规采用的单一恒温定量控温及温度梯度补偿效率差等缺点。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

本实用新型包括晶体夹持装置、第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉、第四恒温炉、陶瓷隔离层和底座；在底座上依次设有第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉、第四恒温炉，在第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉和第四恒温炉之间设有陶瓷隔离层；在第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉、第四恒温炉和陶瓷隔离层的上部中间垂直放置非线性晶体，非线性晶体两侧设有晶体夹持装置，其中第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉和第四恒温炉依次对非线性晶体整体进行温度控制，非线性晶体通过晶体夹持装置固定在第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉、第四恒温炉和陶瓷隔离层之上，晶体夹持装置既固定非线性晶体，又使非线性晶体与第一恒温炉、第二恒温炉、第三恒温炉、第四恒温炉和陶瓷隔离层保持良好的接触。

本实用新型与现有技术相比有如下优点：

1.本实用新型提供了一种四个恒温炉分布的温度梯度补偿装置，温度梯度设置更加合理，补偿效果更佳，而且结构简单，使用方便。

2.本实用新型采用三块陶瓷隔离层，放置在四个恒温炉之间，使得恒温炉的温度彼此互不干扰，温度梯度层次区分度大，增强了补偿效果。

3.本实用新型采用的四个恒温炉总体长度，仅略长于非线性晶体长度，尺寸小、制造成本低，结构合理。

4.本使用新型的实现成本低，适用性强，有利于固体激光器的发展。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，实现方便，能够有效补偿非线性晶体中的温度梯度，提高了光参量转换效率和输出功率，适用性强，值得推广。

附图说明

图1为非线性晶体中温度梯度补偿装置三视图。

图2为底座上四个恒温炉和三个陶瓷隔离层的排布三视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

在底座6上依次设有第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9、第四恒温炉4，在第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9和第四恒温炉4之间设有陶瓷隔离层8、5、10；在第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9、第四恒温炉4和陶瓷隔离层8、5、10的上部中间垂直设有非线性晶体1，非线性晶体1两侧设有晶体夹持装置2，其中第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9和第四恒温炉4依次对非线性晶体1整体进行温度控制，非线性晶体1通过晶体夹持装置2固定在第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9、第四恒温炉4和陶瓷隔离层8、5、10之上，晶体夹持装置2既固定非线性晶体1，又使非线性晶体1与第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9、第四恒温炉4和陶瓷隔离层8、5、10保持良好的接触。

在底座6上第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9、第四恒温炉4依次排开，平行放置，在第一恒温炉3和第二恒温炉7中间加入陶瓷隔离层8，在第二恒温炉7和第三恒温炉9之间加入陶瓷隔离层5，在第三恒温炉9和第四恒温炉4之间加入陶瓷隔离层10，确保相邻恒温炉的温度互相不受影响。第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9和第四恒温炉4，总体长度略大于非线性晶体1的长度。

非线性晶体1加持装置2，既固定非线性晶体1，又使得第一恒温炉3、第二恒温炉7、第三恒温炉9和第四恒温炉4以及陶瓷隔离层8、5、10彼此相连，使反向温度梯度通过与非线性晶体1的接触面进入，进行温度补偿。

实施例；采用平行平面腔和本实用新型非线性晶体温度梯度补偿装置组成光参量振荡器，晶体为周期性极化掺杂氧化镁铌酸锂，极化周期31.5 µm，晶体尺寸为1 mm×1 mm×50 mm，四个恒温炉温度依次为55℃、50℃、40℃和35℃。通入经过耦合处理的泵浦光，当泵浦功率为14 W时，总的参量光输出功率为5.64 W，转换效率为40.29%。而采用平行平面腔和单一恒温炉结构组成的光参量振荡器，当温度为45℃，其余参数均不变，14 W泵浦光输入时，总的参量光输出功率4.27 W，转换效率30.5%。两者相比，本实用新型装置的转换效率优势明显。