[发明专利]一种特殊切角的BBO晶体、一种三倍频光学变频器及其工作方法

权利要求书

1.一种特殊切角的BBO晶体，其特征在于，当基频光工作波长从750nm逐渐增加到1200nm过程中，所述BBO晶体对应的相位匹配角θ从A逐渐减小到B，A的取值范围为42.1°-52.1°，B的取值范围为24.2°-34.2°，所述BBO晶体的方位角φ为6°-16°；极坐标(θ,φ)表示所述BBO晶体的空间方向，相位匹配角θ为该方向与光学Z轴的夹角，方位角φ为该方向在XY平面内的投影与X轴的夹角；所述BBO晶体通光方向上的长度为6-14mm。

2.根据权利要求1所述的一种特殊切角的BBO晶体，其特征在于，当基频光波长为750nm时，所述BBO晶体的相位匹配角θ为42.1°-52.1°；当基频光波长为950nm时，所述BBO晶体的相位匹配角θ为30.8°-40.8°；当基频光波长为1064nm时，所述BBO晶体的相位匹配角θ为27.1°-37.1°；当基频光波长为1200nm时，所述BBO晶体的相位匹配角θ为24.2°-34.2°。

3.根据权利要求1所述的一种特殊切角的BBO晶体，其特征在于，当基频光波长为1064nm时，所述BBO晶体的相位匹配角θ为32.1°；所述BBO晶体的方位角φ为11°；

所述BBO晶体通光方向上的长度为10mm。

4.一种三倍频光学变频器，其特征在于，包括沿光路传播方向依次放置的分束镜、权利要求1-3任一所述特殊切角的BBO晶体、四分之一波片、全反镜；

基频光穿过所述分束镜入射到所述BBO晶体上，所述BBO晶体将基频光转化为倍频光，倍频光与剩余基频光入射到所述四分之一波片，剩余基频光被全反射，倍频光通过全反镜往返两次通过所述四分之一波片，与被所述四分之一波片全反射的剩余基频光在所述BBO晶体中反向传播，实现I类和频，产生基频光的三倍频波，离开所述BBO晶体后，反向传播的三倍频波与剩余基频波、剩余倍频波在分束镜处分离，反射后输出。

5.根据权利要求4所述的一种三倍频光学变频器，其特征在于，入射基频光的线偏振方向与所述BBO晶体的o轴方向的夹角为25.3°-45.3°；

进一步优选的，入射基频光的线偏振方向与所述BBO晶体的o轴方向的夹角为35.3°。

6.根据权利要求4所述的一种三倍频光学变频器，其特征在于，所述BBO晶体通光端面镀有宽带增透膜。

7.根据权利要求4所述的一种三倍频光学变频器，其特征在于，所述四分之一波片的光轴与入射倍频光偏振方向的夹角为45°；在朝向所述BBO晶体的所述四分之一波片的通光表面镀有基频光高反膜和倍频光增透膜，在朝向所述全反镜的所述四分之一波片的通光表面镀有基频光增透膜。

8.根据权利要求4所述的一种三倍频光学变频器，其特征在于，所述分束镜是与光路呈45°角倾斜放置的谐波分离器，镀有基频光、倍频光增透膜，以及三倍频高反膜。

9.根据权利要求4所述的一种三倍频光学变频器，其特征在于，在朝向所述四分之一波片的所述全反镜的通光表面镀有基频光高反膜。

10.权利要求4-9所述的三倍频光学变频器的工作方法，其特征在于，包括：

(1)基频光穿过分束镜后入射到所述BBO晶体上；所述BBO晶体将入射到所述BBO晶体内的基频光转化为倍频光；

(2)步骤(1)产生的倍频光与剩余基频光第一次入射到所述四分之一波片；在所述四分之一波片前表面剩余基频光被全反射；倍频光穿过所述四分之一波片后进入所述全反镜；

(3)在所述全反镜的作用下，倍频光第二次通过四分之一波片，往返两次通过四分之一波片，总相位延迟为π，倍频光第二次通过四分之一波片后，倍频光的线偏振沿BBO晶体的慢轴旋转90°，与步骤(2)中被所述四分之一波片全反射的剩余基频光在所述BBO晶体中反向传播，实现I类和频，产生基频光的三倍频波；

(4)离开所述BBO晶体后，反向传播的三倍频波与剩余基频波、剩余倍频波在所述分束镜处分离，反射后输出。