[发明专利]补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明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及方法。

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整体进行加热，所以无法对热效应引起的温度梯度进行补偿。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，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及方法。

补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的装置包括非线性晶体、晶体夹持装置、第一恒温炉、第二恒温炉、陶瓷隔离层和底座；在底座上两边设有第一恒温炉、第二恒温炉，在第一恒温炉、第二恒温炉之间设有陶瓷隔离层，在第一恒温炉、第二恒温炉和陶瓷隔离层上部中间垂直设有非线性晶体，非线性晶体两侧设有晶体夹持装置，其中第一恒温炉和第二恒温炉分别对非线性晶体的两端进行温度控制，在第一恒温炉和第二恒温炉中间加入陶瓷隔离层，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、第二恒温炉和陶瓷隔离层保持良好的接触。

补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的方法是：通过引入温度梯度补偿由热效应引起的非线性晶体纵向温度梯度；即当光学参量振荡器运转后，泵浦光入射到非线性晶体中并引起晶体纵向出现温度梯度分布；通过调整第一恒温炉的温度T₁和第二恒温炉的温度T₂ 使输出功率最大时，此时引入的温度梯度ΔT=T₁-T₂是最佳值，可以有效补偿热效应引入的温度梯度。

本发明克服了现有晶体温控制装置只能控制晶体整体温度的不足，通过对非线性晶体的两端分别进行温度控制，人为引入温度梯度来补偿热效应引入的温度梯度，有效遏制了相位失配等不利因素的影响，提高了转换效率。

附图说明

图1是补偿光学参量振荡器中非线性晶体纵向温度梯度的装置结构示意图；

图2是实施例1中验证温度补偿效果的参量振荡器结构示意图；

图3是实施例1中T₁=50 oC时输出功率随T₂的变化曲线；

图4是实施例1中T₂=44 oC时输出功率随T₁的变化曲线；

图5是实施例1中T₁=48 oC时输出功率随T₂的变化曲线。

具体实施方式

本发明的原理是：在大功率脉冲泵浦的中红外参量振荡器中，由于晶体对非谐振闲频光的吸收，会使晶体两端产生的热效应不同，产生了温度的纵向温度梯度分布。温度梯度的出现会引发相位失配的加剧，从而降低转换效率。在本发明中，我们利用两个独立的温控装置，分别对晶体两端进行温度控制，通过人为引入相反的温度差来补偿热效应引起的温度梯度，提高转换效率。

下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。