[发明专利]一种测量非线性晶体热透镜焦距的装置和方法

权利要求书

1.一种测量非线性晶体热透镜焦距的装置，包括非线性晶体(1)、光学谐振腔(2)、单频激光器(3)、功率调节器(4)、分束器(5)、光电探测器(6)、示波器(7)、信号发生器(8)、高压放大器(9)；其特征在于，所述非线性晶体(1)由铟箔包覆通过真空铟焊置于紫铜控温炉中，并置于谐振腔的最小腰斑处，以保证最大的转化效率，控温炉采用热电制冷器(TEC)进行温度控制，控温精度为0.1℃，以实现最佳相位匹配；单频激光器(3)的输出光经过功率调节器(4)后注入到光学谐振腔(2)中；分束器(5)将光学谐振腔(2)输出的倍频光(10)和基频光(11)分离；基频光(11)注入到光电探测器(6)转化为电信号，光电探测器(6)输出的电信号输入到示波器(7)，以记录不同注入功率下光学谐振腔(2)的透射谱；信号发生器(8)产生的低频扫描信号，经高压放大器(9)放大后加载于粘连在腔镜的压电陶瓷上。

2.根据权利要求1所述的一种测量非线性晶体热透镜焦距的装置，其特征在于，所述的非线性晶体(1)为双折射相位匹配的LBO、BIBO或BBO；或者为准相位匹配的PPKTP、PPLN或PPSLT。

3.根据权利要求1所述的一种测量非线性晶体热透镜焦距的装置，其特征在于，所述的光学谐振腔(2)为驻波腔或行波腔。

4.根据权利要求1所述的一种测量非线性晶体热透镜焦距的装置，其特征在于，所述的单频激光器(3)为连续单频可调谐钛宝石激光器、连续单频1064nm激光器或连续单频1342nm激光器。

5.一种测量非线性晶体热透镜焦距的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的测量非线性晶体热透镜焦距的装置，包括以下步骤：

(a)由信号发生器(8)产生低频扫描信号，经高压放大器(9)放大后加载于粘连在腔镜(14)的压电陶瓷上，扫描光学谐振腔(2)的腔长，用示波器(7)记录光学谐振腔(2)的透射谱；

(b)根据获得的光学谐振腔(2)的透射谱，测量出其相对冷腔的频率偏移量Δv＝v-v₀，其中，v₀为没有热效应时光学谐振腔(2)的谐振频率，v为热效应存在时光学谐振腔(2)的谐振频率；

(c)根据公式

得到光学谐振腔(2)总的失谐量Ψ，其中，c为真空中光的传播速度，L为光学谐振腔(2)的几何长度，n为非线性晶体(1)的折射率，L_C为非线性晶体(1)的长度，F为没有效应存在时光学谐振腔(2)的精细度；

(d)根据非线性晶体(1)对倍频光的吸收系数α_s，并利用失谐量与吸收功率之间的关系式

得出非线性晶体(1)吸收倍频光引起的谐振腔的失谐量Θ，其中，Γ_eff为非线性晶体(1)的非线性转化系数，P为光学谐振腔(2)内的基频光功率，λ_ω为基频光的波长，K_C为非线性晶体(1)的热导率，dn/dT为非线性晶体(1)的热光系数；

(e)根据关系式Δ＝Ψ-Θ，得出由倍频光诱导基频光吸收引起的失谐量Δ；

(f)根据得到的失谐量Δ和Θ，利用热透镜焦距表达式

和倍频光诱导基频光吸收引起的腔失谐量的表达式

得到非线性晶体(1)的热透镜焦距f及倍频光诱导基频光吸收系数α_u，其中，ω为基频光束在非线性晶体(1)中心的腰斑半径。