一种空间-光纤杂化谐振器的制作方法

1.本技术涉及光学参量振荡器技术领域，尤其涉及一种空间-光纤杂化谐振器。


背景技术：

2.光学参量振荡是目前产生中红外激光的主要实现手段。该技术是利用可见光波段的激光器来泵浦非线性晶体，以实现光学参量放大；然后，再进一步将参量放大的光通过外部谐振腔形成共振，产生光学参量振荡，实现中红外至远红外波段的激光输出。目前，现有技术中常用的光学参量振荡装置（opo，optical parametric oscillator）有两种：1）利用集成在光纤耦合器中的非线性波导，实现全光纤结构的谐振腔光参量振荡；2）利用空间块状晶体，实现全自由空间结构的直线型或者蝶形（环形）谐振腔中光参量振荡。
3.利用非线性过程中的光学参量放大过程产生光频的脉冲，基本的原理是：由可见光波段的连续、脉冲激光泵浦非线性晶体，由频率下转换过程进行参量光放大，得到两束近红外波段的光；然后注入到光纤或者空间的谐振腔中，通过谐振过程不断的进行参量光信号放大，使得近红外波段的光束产生振荡过程，作为稳定的激光输出。
4.然而，该技术中存在的问题是：两种光参量放大的方法和谐振腔不能相互兼容，即非线性波导只能兼容光纤环谐振腔，而块状非线性晶体泵浦方式只能兼容空间谐振腔。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种空间-光纤杂化谐振器，从而可以实现空间-光纤-空间振荡循环，形成稳定的脉冲序列输出。
6.本发明的技术方案具体是这样实现的：一种空间-光纤杂化谐振器，该空间-光纤杂化谐振器包括：泵浦激光器、双色镜、谐振腔、延迟器、第一准直器、第一耦合器、光纤、第二耦合器和第二准直器；所述泵浦激光器，用于每间隔预设的一段时间输出一次具有第一波长的第一脉冲激光；所述双色镜，用于将泵浦激光器输出的第一脉冲激光和第二准直器输出的脉冲激光输出至谐振腔；所述谐振腔中设置有转换器，用于根据输入的脉冲激光输出具有第二波长的第二脉冲激光；所述延迟器，用于对第二脉冲激光进行延时，并将延时后的脉冲激光输出至所述第一准直器；所述第一准直器，用于对接收到的脉冲激光进行准直，并将准直后的脉冲激光输出至所述第一耦合器；所述第一耦合器，用于将接收到的脉冲激光耦合到光纤中；所述第二耦合器，用于将光纤中的脉冲激光分为两路脉冲激光；其中，第一路脉冲激光直接输出；第二路脉冲激光输出至所述第二准直器；
所述第二准直器，用于对接收到的脉冲激光进行准直，并将准直后的脉冲激光输出至所述双色镜。
7.较佳的，所述谐振腔包括：第一腔镜、第二腔镜和转换器；所述第一腔镜和第二腔镜分别设置在谐振腔的两端；所述转换器设置在所述第一腔镜和第二腔镜之间。
8.较佳的，所述转换器为周期极化的铌酸锂晶体。
9.较佳的，所述延迟器包括：第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；所述第一反射镜，用于将第二脉冲激光反射至第三反射镜；所述第三反射镜，用于将第二脉冲激光反射至第二反射镜；所述第二反射镜，用于将第二脉冲激光输出至第一准直器。
10.较佳的，所述第一波长为780纳米；所述第二波长为1560纳米。
11.较佳的，所述第一耦合器和第二耦合器为1*2光纤耦合器或2*2光纤耦合器。
12.如上可见，在本发明中的空间-光纤杂化谐振器中，由于在空间-光纤杂化谐振器中设置了泵浦激光器、双色镜、谐振腔、延迟器、两个准直器和两个耦合器，使得泵浦激光器输出的具有第一波长的第一脉冲激光可以先在自由空间谐振腔中完成光学参量放大过程，生成第二波长的脉冲激光，然后再通过准直器和光纤耦合器耦合进光纤回路，随后再通过光纤耦合器和准直器重新进入空间中，形成参量振荡谐振光路，实现空间-光纤-空间振荡循环，从而诱导出参量振荡过程，形成稳定的脉冲序列输出，并可通过光纤耦合器从回路中输出具有第二波长的参量光。
13.因此，本发明的空间-光纤杂化谐振器能够实现对输出光波长的调谐，具有兼容性和输出波长可调谐、腔长易调节的特点，因此可以作为可调谐中红外光纤激光器，以及作为相干伊辛量子计算系统的一种关键组件。
附图说明
14.图1为本发明具体实施例一中的空间-光纤杂化谐振器的原理结构示意图。
具体实施方式
15.为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
16.在本发明的技术方案中，提供了一种空间-光纤杂化谐振器，从而可以实现空间-光纤-空间振荡循环，形成稳定的脉冲序列输出。
17.图1为本发明具体实施例一中的空间-光纤杂化谐振器的原理结构示意图。如图1所示，在本技术的一个具体实施例中，所述空间-光纤杂化谐振器包括：泵浦激光器10、双色镜11、谐振腔12、延迟器13、第一准直器14、第一耦合器15、光纤16、第二耦合器17和第二准直器18；所述泵浦激光器10，用于每间隔预设的一段时间输出一次具有第一波长的第一脉冲激光；所述双色镜11，用于将泵浦激光器10输出的第一脉冲激光和第二准直器18输出的脉冲激光输出至谐振腔12；
所述谐振腔12中设置有转换器，用于根据输入的脉冲激光输出具有第二波长的第二脉冲激光；所述延迟器13，用于对第二脉冲激光进行延时，并将延时后的脉冲激光输出至所述第一准直器14；所述第一准直器14，用于对接收到的脉冲激光进行准直，并将准直后的脉冲激光输出至所述第一耦合器15；所述第一耦合器15，用于将接收到的脉冲激光耦合到光纤16中；所述第二耦合器17，用于将光纤16中的脉冲激光分为两路脉冲激光；其中，第一路脉冲激光直接输出；第二路脉冲激光输出至所述第二准直器18；所述第二准直器18，用于对接收到的脉冲激光进行准直，并将准直后的脉冲激光输出至所述双色镜11。
18.在本发明的上述空间-光纤杂化谐振器中，泵浦激光器10输出的具有第一波长的第一脉冲激光，可以通过双色镜11入射到谐振腔12中（该双色镜11可以使得具有第一波长的脉冲激光透射，并使得具有第二波长的脉冲激光被反射）。该谐振腔12实际上是一个自由空间谐振腔，该谐振腔12还设置有可以将具有第一波长（例如，780纳米）的第一脉冲激光转换成具有第二波长（例如，1560纳米）的第二脉冲激光的转换器。因此，第一脉冲激光可以在谐振腔12中开始光学参量放大过程，从而产生具有第二波长的参量振荡脉冲（即第二脉冲激光）。
19.该第二脉冲激光将从谐振腔12中输出至延迟器13，并被延迟器13延时之后输出至第一准直器14；第一准直器14对脉冲激光进行准直之后，通过第一耦合器15耦合到光纤16中。在光纤16中传输预设的距离之后，该脉冲激光可以通过第二耦合器17分为两路脉冲激光：一路脉冲激光可以被直接输出，而另一路脉冲激光则可以输出至第二准直器18，被第二准直器18准直之后，再输出至双色镜11处；而该脉冲激光由于具有第二波长，因此将被双色镜11反射到谐振腔12中，从而可以完成在光路中的一个循环。
20.在本发明的技术方案中，可以对延迟器13进行调整，以控制对第二脉冲激光的延时操作，使得当泵浦激光器第n次（n为自然数）输出的参量下转换激光脉冲在上述光路中循环一周并输出至双色镜11处时，该泵浦激光器第n+1次输出的参量下转换激光脉冲也正好输出至双色镜11处，从而形成回路中的脉冲序列。
21.当光路中的脉冲序列符合预设条件时，即可通过第二耦合器17从光路中输出。
22.在本发明的上述空间-光纤杂化谐振器中，泵浦激光器输出的第一波长的脉冲激光可以先在自由空间谐振腔中完成光学参量放大过程，生成第二波长的脉冲激光，然后再通过准直器和光纤耦合器耦合进光纤回路，随后再通过光纤耦合器和准直器重新进入空间中，形成参量振荡谐振光路，实现空间-光纤-空间振荡循环，从而诱导出参量振荡过程，形成稳定的脉冲序列输出，并可通过光纤耦合器从回路中输出具有第二波长的参量光。
23.因此，本发明的上述空间-光纤杂化谐振器实际上是使用将空间和光纤杂化的方法来构造谐振腔，是一种杂化的光纤-自由空间谐振腔回路，光学参量振荡晶体集成在自由空间回路中，使简并\非简并的光学参量振荡过程以及光脉冲的绕行在杂化的回路中，因而能够实现对输出光波长的调谐，具有兼容性和输出波长可调谐、腔长易调节的特点，因此可以作为可调谐中红外光纤激光器，以及作为相干伊辛量子计算系统的一种关键组件。
24.另外，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述谐振腔12包括：第一腔镜21、第二腔镜22和转换器23；所述第一腔镜21和第二腔镜22分别设置在谐振腔12的两端；所述转换器23设置在所述第一腔镜21和第二腔镜22之间。
25.另外，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述转换器可以是周期极化的铌酸锂晶体（periodically poled lithium niobate，ppln），也可以是其它合适的转换器。
26.另外，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述延迟器13包括：第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜33；所述第一反射镜31，用于将第二脉冲激光反射至第三反射镜33；所述第三反射镜33，用于将第二脉冲激光反射至第二反射镜32；所述第二反射镜32，用于将第二脉冲激光输出至第一准直器14。
27.通过调整延迟器13中的第一反射镜31、第二反射镜32和第三反射镜33之间的相互距离，即可实现对光路长度的调整，从而实现对脉冲激光的延时。
28.此外，在本发明的技术方案中，还可以通过调整光纤16的长度来实现对光路长度的调整。
29.另外，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述第一波长可以是780纳米，所述第二波长可以是1560纳米。
30.另外，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述第一耦合器15可以是1*2光纤耦合器（即该光纤耦合器具有1个输入和2个输出），也可以是2*2光纤耦合器（即该光纤耦合器具有2个输入和2个输出）。
31.当所述第一耦合器15为2*2光纤耦合器时，空余的1个输入和1个输出可以用于后续的脉冲注入过程。
32.同理，作为示例，在本技术的一个具体实施例中，所述第二耦合器17可以是1*2光纤耦合器，也可以是2*2光纤耦合器。
33.综上所述，在本发明的技术方案中，由于在空间-光纤杂化谐振器中设置了泵浦激光器、双色镜、谐振腔、延迟器、两个准直器和两个耦合器，使得泵浦激光器输出的具有第一波长的第一脉冲激光可以先在自由空间谐振腔中完成光学参量放大过程，生成第二波长的脉冲激光，然后再通过准直器和光纤耦合器耦合进光纤回路，随后再通过光纤耦合器和准直器重新进入空间中，形成参量振荡谐振光路，实现空间-光纤-空间振荡循环，从而诱导出参量振荡过程，形成稳定的脉冲序列输出，并可通过光纤耦合器从回路中输出具有第二波长的参量光。
34.因此，本发明的空间-光纤杂化谐振器能够实现对输出光波长的调谐，具有兼容性和输出波长可调谐、腔长易调节的特点，因此可以作为可调谐中红外光纤激光器，以及作为相干伊辛量子计算系统的一种关键组件。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。