专利名称：非谐振腔型光参量振荡器的制作方法
技术领域：
本发明提出一种非谐振腔型光参量振荡器。
光参量振荡器(OPO)作为一种重要的波长可调谐激光光源，能够产生从紫外到远红外相干辐射。具有广泛的用途，民用上应用于差分吸收雷达探测大气污染物浓度，天然气及石油管道泄露检测，相干反斯托克斯无接触火焰温度分布及气体成分测量；另外可作为激光光谱学、激光生命科学等研究领域的分析、诊断仪器。光参量振荡器是根据非线性光学差频原理，由一束强激光照射非线性晶体，晶体中产生两个波长的辐射光在谐振腔中往返振荡后形成激光输出。OPO通过晶体转角或调节晶体温度来实现波长调谐，如何设计调谐系统成为波长控制精度及是否使用方便的重要问题。通常谐振腔输出镜对谐振波的反射率为50％-90％，输出的长短(闲频波和信号波)两个波长激光在使用时需要滤掉其中一个波长。滤光的方法可在输出镜后再加上偏振分光棱镜和全反射膜片，在宽带调谐时需要几套膜片来进行更换，这样会增加成本和使用的复杂性。
本发明的目的根据非线性光学频率相互转换特性，将OPO谐振腔的两个腔片分别做成对短波全反和对长波全反，从而免除了50％-90％反射率的输出镜。
本发明结构是在分光镜1的后面装有输入镜2，输入镜2左端面镀有增透膜，右端面镀有对短波全反膜，在输入镜2后面按前后顺序装有晶体4和5，晶体4和5分别放在转台6、7上，转台6、7之间有一橡胶摩擦轮8，在晶体5后面装有输出镜3，其工作原理为信号光和闲频光在腔中都不谐振，代替的是腔中信号光场和闲频光场的能量相互交换来提供本来由输出耦合镜提供的反馈。两个波长的参量光都有较高的透射损耗，因而重新和频到泵浦波的信号光和闲频波比值很小，腔内同一方向传播的两个光波幅度相差较大，腔模之间的竞争较弱，因而效率和稳定性要高于输入和输出镜同时对两个参量光波高反的双共振光参量振荡器。其输出的单一信号光或闲频光能量要高于其它耦合输出的能量。本发明的运行过程如下本发明输入镜和输出镜构成一个激光谐振腔，在该谐振腔中产生两个波长的激光，其中输入镜对短波激光全反，输出镜对长波激光全反。在形成稳定振荡后，短波激光从输出镜输出，而长波激光被输出镜反射从输入镜输出。钇钕石榴石激光器产生一束波长532nm激光经一45°分光镜反射到谐振腔中，输入镜2左端面镀532nm增透膜，右端面镀短波全反膜，带宽范围为0.76-0.88μm。输入镜2对532nm的透射率超过98％，因而大部分能量进入谐振腔中参与泵浦，有利于转换效率的提高。输出镜也是两面镀膜，其中左端面对长波1.35-1.57μm全反，对短波长信号波的透射率大于80％；右端面镀532nm全反膜(反射率大于99％)，其中一个作用是滤除泵浦光，另一个作用是反向泵浦产生回程增益。为有效降低谐振腔的起振阈值，谐振腔中放置两块端面镀增透膜的KTP晶体，两块晶体的晶轴位于谐振腔轴线两侧，调谐过程中各自反向旋转，补偿由于晶体转角而导致的光束方向偏离。双晶体不但增加了有效增益长度，而且还降低了对泵浦光光束质量的要求。泵浦光线与腔轴的夹角为1-5°，这样做的目的是防止各个镜面和晶体端面的后向反射光进入泵浦激光器中，损坏光学元件。晶体转台靠橡皮箍磨檫相互带动，其中一个转台由步进电机驱动。步进电机步距角1.8°，在马达驱动电路中每一步被8细分；减速器采用涡轮涡杆结构，减速比为200∶1。实际晶体转台系统转动一周，需要给步进电机发送脉冲数为320000个，转台每步转动为0.0011°，相当于4角秒。步进电机走动一步，谐振腔输出的波长变化0.15cm-1。
本发明的优点1.前后向分别输出单一波长的可调谐激光，两个腔镜位置互换则输出波长互换。2.调谐范围大，短波激光调谐范围0.698-1.026μm(前向输出，灰长虚线表示)，长波激光调谐范围1.105-2.23μm(向后输出，灰短虚线表示)。3.由于其低损耗、高增益特性，一套膜片即可实现全波段调谐。
图1为本发明原理结构图。
实施例本发明分光镜、输入镜、输出镜直径30毫米，厚度3毫米。晶体尺寸为10×12×15mm3，晶体主轴位于x-z平面，与通光轴的夹角为62.7°。
权利要求
1.一种非谐振腔型光参量振荡器，其特征在于主要由分光镜[1]、输入镜[2]、输出镜[3]及晶体[4]、[5]和转台[6]、[7]组成，其中在分光镜[1]的后面装有输入镜[2]，输入镜[2]左端面镀有增透膜，右端面镀有对短波全反膜，在输入镜[2]后面按前后顺序装有晶体[4]和[5]，晶体[4]和[5]分别放在转台[6]、[7]上，转台[6]、[7]之间有一橡胶摩擦轮[8]，在晶体[5]后面装有输出镜[3]。
全文摘要
本发明提出一种非谐振腔型光参量振荡器,该振荡器由分光镜、输入镜、晶体和转台组成,其中在分光镜的后面装有输入镜,在输入镜后面按顺序装有两个晶体及一个输出镜,晶体放在转台上。本发明前后向分别输出单一波长的可调谐激光,两个腔镜位置互换则输出波长互换,调谐范围大,具有极大地应用前景。
文档编号H01S3/08GK1361565SQ0013770
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月25日 优先权日2000年12月25日
发明者姚宝权, 柳强, 王月珠, 鞠有伦, 于欣 申请人:哈尔滨工业大学