一種基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源，包括激光泵浦源和光學(xué)諧振腔。光學(xué)諧振腔內(nèi)的激光增益介質(zhì)晶體為摻雜的光學(xué)超晶格晶體。摻雜的光學(xué)超晶格晶體是以鈮酸鋰或鉭酸鋰或摻鎂鈮酸鋰或磷酸鈦氧鉀或磷酸鈦氧銣為基質(zhì)材料構(gòu)筑的一維或二維或三維的周期性結(jié)構(gòu)的非線性晶體，并在內(nèi)部的摻雜有鑭系元素離子或錒系元素離子或過渡金屬離子作為激光增益離子。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明集成化程度較高激光腔內(nèi)使用切倫科夫型相位匹配方式，對(duì)工作波長、溫度等條件的要求不再苛刻，因此系統(tǒng)的環(huán)境容忍度更高。
【專利說明】一種基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光器。

【背景技術(shù)】
[0002] 集成化程度高、可靠性高、小型化的激光光源是激光器研究中的重要方向之一。在 全固態(tài)激光器件研究中，通常使用摻稀土離子的晶體材料作為激光的增益介質(zhì)來產(chǎn)生激 光，受制于發(fā)光離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的激光波長范圍是比較有限的，利用非線性光學(xué)效應(yīng) 實(shí)現(xiàn)激光的頻率轉(zhuǎn)換是擴(kuò)展激光波長的有效方法。
[0003] 要實(shí)現(xiàn)有效的非線性頻率轉(zhuǎn)換，需要滿足動(dòng)量守恒和能量守恒。而由于非線性材 料的色散，即不同波長光的折射率不同，因此在光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換過程中存在波矢失配，使得非 線性光學(xué)過程不能有效的進(jìn)行。為補(bǔ)償動(dòng)量的失配量，目前常用的有雙折射相位匹配和準(zhǔn) 相位匹配兩種方式。以倍頻過程為例，雙折射相位匹配利用晶體的雙折射效應(yīng)，通過讓基波 光和倍頻光處于不同的偏振方向，使得兩者的折射率相同，從而倍頻過程的波矢失配為零。 但是這種方法受制于晶體的雙折射特性，并且存在相互作用光之間的能流空間走離效應(yīng)。 準(zhǔn)相位匹配則是通過對(duì)晶體的非線性系數(shù)進(jìn)行周期性調(diào)制，類似于布拉格衍射，利用周期 極化結(jié)構(gòu)提供的倒格矢，來補(bǔ)償波矢失配，從而獲得高效的頻率轉(zhuǎn)換。準(zhǔn)相位匹配的優(yōu)勢在 于可以利用晶體的最大有效非線性系數(shù)；并且可以根據(jù)非線性過程靈活設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)， 在晶體的透光范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意波長輸出的相位匹配。
[0004] 此外，非線性切倫科夫輻射效應(yīng)也是一種新型的實(shí)現(xiàn)有效非線性頻率轉(zhuǎn)換的相位 匹配方式。在粒子物理中，當(dāng)帶電粒子在介質(zhì)中的速度（V)大于介質(zhì)中的光速（U)時(shí)，光會(huì) 以一定的角度（

【權(quán)利要求】
1. 一種基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫福射光源，包括激光泵浦源和光學(xué)諧振 腔；所述光學(xué)諧振腔內(nèi)設(shè)置有激光增益介質(zhì)晶體，其特征在于，所述的激光增益介質(zhì)晶體為 慘雜的光學(xué)超晶格晶體。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源，其特征在 于，所述的摻雜的光學(xué)超晶格晶體內(nèi)的摻雜物為鑭系元素離子或錒系元素離子或過渡金屬 離子。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源，其特征在 于，所述的摻雜的光學(xué)超晶格晶體的基質(zhì)材料為鈮酸鋰或鉭酸鋰或摻鎂鈮酸鋰或摻鎂鉭酸 鋰或磷酸鈦氧鉀或磷酸鈦氧銣。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光源，其特征在 于，所述的光學(xué)超晶格晶體為一維或二維或三維的周期性結(jié)構(gòu)材料。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光 源，其特征在于，所述的光學(xué)諧振腔內(nèi)還設(shè)置有調(diào)Q開關(guān)。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光 源，其特征在于，所述的光學(xué)諧振腔內(nèi)還設(shè)置有偏光鏡片。
7. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光 源，其特征在于，在所述激光泵浦源和光學(xué)諧振腔之間設(shè)置有光學(xué)耦合系統(tǒng)；所述的激光泵 浦源為激光二極管泵浦源。
8. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于摻雜光學(xué)超晶格的非線性切倫科夫輻射光 源，其特征在于，所述的光學(xué)諧振腔是由平面鏡和平凹鏡組成的兩鏡腔。
【文檔編號(hào)】H01S3/109GK104242040SQ201410494827
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】胡小鵬, 鄒炯, 倪睿, 程桓, 任芳芳, 祝世寧 申請(qǐng)人:南京大學(xué)