專利名稱：快速調諧光參量振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電子器件領域，尤其是涉及到固體調諧激光器。
光參量振蕩器(OPO)是目前世界上調諧范圍最寬的一種固體激光器，因其結構緊湊，使用方便以及功率高，波長覆蓋范圍寬等諸多優(yōu)點，已被廣泛應用于各科研領域(新材料，生物，化學，共振光譜等)，目前國際上光參量振蕩器(OPO)主要采用晶體角度調諧和溫度調諧兩種方法，它們的主要缺點是波長改變的速度很慢，一般均在1Hz以下。國際上已開展電壓調諧的研究，這種方法調諧速度很快，但因受已有材料性能限制，實現(xiàn)的調諧寬度很窄，要比角度調諧和溫度調諧兩種方法的光參量振蕩器(OPO)小幾個數(shù)量級。文獻“Stabilization and tuning of a doublyresonant optical parameteric oscillator”(作者D.Lee and N.C.Wong，期刊Journal of Opticai Society of America.(B)，Vol.10，No.10/Sept.1993)對這三種方法均作了研究。
本發(fā)明的目的在于制造一種新的光波長快速調諧光參量振蕩器，在不使調諧寬度大幅度降低的前提下，實現(xiàn)光參量振蕩器光波長快速調諧。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是，光參量振蕩器OPO的泵浦光束(1)，先經(jīng)過一角度可調光束偏轉器(2)，經(jīng)由透鏡(3)，(4)或球面反射鏡(9)和(10)組成的望遠鏡系統(tǒng)后，透過OPO腔鏡(5)，投射于非線性光學晶體(6)上，OPO的調諧激光由腔鏡(7)輸出；或者泵浦光束(1)不經(jīng)過腔鏡(5)，而是經(jīng)過耦合反射鏡(8)投射到非線性光學晶體(6)上。
本方案的OPO配置為非共線匹配，光束偏轉器(2)，使泵浦光束與OPO中非線性光學晶體(6)光軸的夾角不同，則OPO輸出的相干光波長不同，從而實現(xiàn)波長調諧。換句話說，本方案是靠光束偏轉器1，改變泵浦光與非線性光學晶體(6)光軸的夾角，來實現(xiàn)波長調諧的。由于光束偏轉器(2)可以快速改變，這樣，從輸出腔鏡(7)輸出的OPO光波長就可以實現(xiàn)快速調諧。
角度可調的光束偏轉器(2)可以是聲光偏轉器，電光偏轉器，和壓電陶瓷(PZT)振鏡。聲光偏轉器是一種利用光學材料的光彈性效應制造的光偏轉器件，在聲光晶體與光束透過相垂直的方向上加上一超聲波，聲光晶體體內在與光束透過相垂直的方向就會產生一折射率光柵，從而引起光的布喇格衍射使光束傳播方向偏轉，所加的超聲波頻率不同，則光偏轉角度不同；電光偏轉器是一種利用電光晶體電光效應制造的光偏轉器件，這種電光晶體被施加一電場時，晶體的非常光和尋常光的折射率會隨所加電場強度變化而變化，由一對或多對三角形的電光晶體制成的電光偏轉器，通過電光偏轉器的光束偏轉角度隨所加電場強度變化。(參考文獻fowler V.J.and J.Schlafer，”A survey of laser beamdeflection techniques”，Proc.IEEE，54，1437(1966))。壓電陶瓷(PZT)振鏡是一種利用壓電陶瓷(PZT)具有場致伸縮效應制造的光偏轉器件，將壓電陶瓷作為三個支撐腳之一，安裝在一平面反射鏡背面，當壓電陶瓷上所加電壓變化時，壓電陶瓷支撐腳長度發(fā)生變化，使鏡面傾斜變化，從而使經(jīng)該鏡面反射的光束偏轉角度隨所加電場強度變化。
采用聲光偏轉器，電光偏轉器，或振鏡作為泵浦光束偏轉器有兩個優(yōu)點，一可以精確控制泵浦光偏轉角度；二可快速改變泵浦光偏轉角度；從而實現(xiàn)光參量振蕩器(OPO)的波長精確和快速調諧，調諧速度提高兩個數(shù)量級以上。此外，調諧寬度比晶體角度調諧和溫度調諧兩種方法略小，但為同一量級。這種光波長快速調諧激光器將為科研，國防和光通訊提供一種嶄新的工具。
下面對圖面作簡要說明，

圖1是泵浦光束經(jīng)過透射式望遠鏡和腔鏡的快速調諧光參量振蕩器結構示意圖；圖2是泵浦光束經(jīng)過透射式望遠鏡，但不經(jīng)過腔鏡的快速調諧光參量振蕩器結構示意圖；圖3是泵浦光束經(jīng)過反射式望遠鏡和腔鏡的快速調諧光參量振蕩器結構示意圖；圖4是采用BBO晶體的快速調諧光參量振蕩器位相匹配曲線。
實施例1，如圖1所示，OPO的泵浦光束(1)經(jīng)光束偏轉器(2)后，進入由正透鏡(3)和(4)組成一個望遠鏡系統(tǒng)；經(jīng)光參量振蕩器(OPO)的后腔鏡(5)，投射于非線性光學晶體(6)上，(7)是OPO的輸出腔鏡；F1是透鏡(3)的前焦點，F(xiàn)2是透鏡(3)的后焦點和透鏡(4)的前焦點，F(xiàn)3是透鏡(4)的后焦點；光束偏轉器(2)位于焦點F1處；非線性光學晶體BBO(6)與焦點F3重合；用光束偏轉器(2)快速和精確地改變泵浦光(1)偏轉角度，從輸出腔鏡(7)輸出的OPO光波長，就可以實現(xiàn)快速和精確地調諧。圖4給出了快速調諧光參量振蕩器位相匹配曲線，圖中θ1是晶體的切割角，θ3是泵浦光與晶體光軸的夾角，圓實點所示曲線是泵浦光為532納米，二階非線性光學晶體(6)是切割角為22.8°的BBO晶體時，OPO輸出光波長隨泵浦光夾角變化的曲線；方實點所示曲線是泵浦光為354.7納米，二階非線性光學晶體(6)是切割角為28°的BBO晶體時，OPO輸出光波長隨泵浦光夾角變化的曲線。
實施例2，如圖2所示，OPO的泵浦光束(1)經(jīng)光束偏轉器(2)后，進入由正透鏡(3)和(4)組成一個望遠鏡系統(tǒng)，不經(jīng)光參量振蕩器(OPO)的后腔鏡(5)，而經(jīng)泵浦光束耦合反射鏡(8)，投射于非線性光學晶體(6)上，(7)是OPO的輸出腔鏡；F1是透鏡(3)的前焦點，F(xiàn)2是透鏡(3)的后焦點和透鏡(4)的前焦點，F(xiàn)3是透鏡(4)的后焦點；光束偏轉器(2)位于焦點F1處；非線性光學晶體BBO(6)與焦點F3重合；用光束偏轉器(2)快速和精確地改變泵浦光(1)偏轉角度，從輸出腔鏡(7)輸出的OPO光波長，就可以實現(xiàn)快速和精確地調諧。實施例3，如圖3所示，OPO的泵浦光束(1)經(jīng)光束偏轉器(2)后，進入由球面反射鏡(9)和(10)組成一個望遠鏡系統(tǒng)；經(jīng)光參量振蕩器(OPO)的后腔鏡(5)，投射于非線性光學晶體(6)上，(7)是OPO的輸出腔鏡；F1是透鏡(3)的前焦點，F(xiàn)2是透鏡(3)的后焦點和透鏡(4)的前焦點，F(xiàn)3是透鏡(4)的后焦點；光束偏轉器(2)位于焦點F1處；非線性光學晶體BBO(6)與焦點F3重合；用光束偏轉器(2)快速和精確地改變泵浦光(1)偏轉角度，從輸出腔鏡(7)輸出的OPO光波長，就可以實現(xiàn)快速和精確地調諧。
權利要求
1.一種快速調諧光參量振蕩器，其特征在于該光參量振蕩器由泵浦光光束偏轉器(2)，正透鏡(3)和(4)或球面反射鏡(9)和(10)，腔鏡(5)和(7)，非線性光學晶體(6)所組成。
2.一種快速調諧光參量振蕩器，其特征在于該光參量振蕩器由泵浦光偏轉器(2)，正透鏡(3)和(4)或球面反射鏡(9)和(10)，腔鏡(5)，(7)，泵浦光耦合反射鏡(8)，非線性光學晶體(6)所組成。
3.如權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所說光束偏轉器(2)是一個聲光偏轉器。
4.如權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所說光束偏轉器(2)是電光偏轉器。
5.如權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所說光束偏轉器(2)一個壓電陶瓷(PZT)振鏡。
6.如權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所述的正透鏡(3)和(4)或球面反射鏡(9)和(10)是一個望遠鏡系統(tǒng)。
7.如權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所述的光束偏轉器(2)位于所述的正透鏡(3)或球面反射鏡(9)的前焦點F1。
8.按照權利要求1或2所述的快速調諧光參量振蕩器，其特征在于所述的二階非線性光學晶體(6)位于所述的正透鏡(4)或球面反射鏡(10)的后焦點F3。
全文摘要
一種快速調諧光參量振蕩器,其泵浦光束(1),先經(jīng)過一角度可調光束偏轉器(2),經(jīng)由正透鏡(3)和(4)或球面反射鏡(9)和(10)組成的望遠鏡系統(tǒng)后,透過OPO腔鏡(5),投射于非線性光學晶體(6)上,OPO的調諧激光由腔鏡(7)輸出?；蛘弑闷止?1)不經(jīng)過腔鏡(5),而是經(jīng)過耦合反射鏡(8)投射到非線性光學晶體(6)上。采用聲光偏轉器,電光偏轉器,或PZT振鏡作為泵浦光光束偏轉器,一可以精確控制泵浦光偏轉角度;二可快速改變泵浦光偏轉角度;從而實現(xiàn)光參量振蕩器(OPO)的波長精確和快速調諧,調諧速度提高兩個數(shù)量級以上。
文檔編號H01S3/10GK1186364SQ9612219
公開日1998年7月1日 申請日期1996年12月21日 優(yōu)先權日1996年12月21日
發(fā)明者張雨東, 毛宏偉, 謝發(fā)利 申請人:中國科學院福建物質結構研究所