[发明专利]光参量振荡器

说明书

本发明公开了一种光参量振荡器，包括：输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件、高反射镜、第一温控炉、第二温控炉以及第三温控炉；其中：第一温控炉、第二温控炉和第三温控炉分别设置于碱金属蒸气室、第一非线性晶体和第二非线性晶体的外侧，控制各自的温度；输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上；或输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、偏振器件、碱金属蒸气室以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上。大幅提高了光参量振荡器的量子效率，克服了现有技术中二次泵浦阈值高的问题。

技术领域

本公开属于激光技术领域，涉及一种光参量振荡器。

背景技术

3～5μm的中红外激光对烟雾、大气的穿透能力强，在空间光通信、军事对抗、生物医学、气体探测等方面具有较为广阔的应用前景。光参量振荡器是获得中红外激光的主要方式之一。光参量振荡器(OPO)具有波长调谐范围宽，可通过诸如周期调谐、波长调谐以及温度调谐等多种方式实现大范围波段的激光输出。

随着周期极化晶体制备技术的发展，基于准相位匹配技术的OPO得到快速发展。该类型的OPO按照晶体的位置可以分为内腔和外腔OPO。内腔OPO的非线性晶体位于泵浦源的谐振腔内，外腔OPO的非线性晶体位于泵浦源的谐振腔外。对于某一极化周期的非线性晶体，在波长为λ的泵浦光的抽运下产生非线性现象，产生波长为λ_I的闲频光和波长为λ_S的信号光。

目前，非线性晶体为MgO：PPLN的OPO的泵浦源多采用Nd：YAG激光器或Nd：YVO₄激光器输出的1064nm激光，且一般采用单个晶体。当OPO采用一个非线性晶体时，一个泵浦光子产生一个闲频光光子，量子效率为λ/λ_I，泵浦光的利用率低。以1064nm激光泵浦非线性晶体得到3.6μm激光为例，其量子效率仅为29.5％。另外，单个非线性晶体的OPO结构较难利用信号光进行二次非线性效应，即较难使用信号光泵浦非线性晶体输出中红外激光。例如，采用1064nm激光泵浦时，其信号光波长约为1.6μm，当1.6μm波长作为信号光再次泵浦时，二次OPO的阈值较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种光参量振荡器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种光参量振荡器，包括：输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件、高反射镜、第一温控炉、第二温控炉以及第三温控炉；其中：第一温控炉、第二温控炉和第三温控炉分别设置于碱金属蒸气室、第一非线性晶体和第二非线性晶体的外侧，控制各自的温度；输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、碱金属蒸气室、偏振器件以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上；或输出耦合镜、第二非线性晶体、第一非线性晶体、三色镜、偏振器件、碱金属蒸气室以及高反射镜依顺序放置，处于同一条轴线上。

在本公开的一些实施例中，该光参量振荡器还包括：半导体激光器，输出半导体激光；以及聚焦镜，将半导体激光器输出的激光聚焦，使焦点位于碱金属蒸气室内；偏振器件与半导体激光器输出的光路同轴，实现半导体激光和碱金属激光的耦合，使二者以不同的偏振态通过。

在本公开的一些实施例中，第一非线性晶体，其极化周期满足使用碱金属激光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件；第二非线性晶体，其极化周期满足使用第一非线性晶体调控后的信号光泵浦时，实现光参量振荡的动量守恒条件。

在本公开的一些实施例中，第一非线性晶体满足的动量守恒条件如下：