[发明专利]非线性激光器及非线性激光调制方法

说明书

本申请公开了一种非线性激光器，所述非线性激光器至少包括从泵浦光源端至激光输出端沿激光光轴方向依次设置的激光工作介质和非线性光学器件；所述非线性光学器件包括非线性光学晶体；所述非线性光学晶体具有非线性光学效应和电光效应。该激光器主要用于基频激光转换为倍频激光。该激光器调制的非线性激光脉冲宽度和重复频率能够在较大范围内连续可调；能够实现在工作状态下，调整输出非线性激光的脉冲宽度和重复频率。

技术领域

本申请涉及一种非线性激光器，属于激光技术领域。

背景技术

利用非线性光学效应将基频激光转换为其它波长的激光，极大拓展了激光的光谱覆盖范围，例如基于钕离子激光器产生的非线性激光，能够得到蓝色激光、绿色激光、近中红外激光等。

同基频激光一样，非线性激光应用中对光的能量有一定的要求，往往要求激光有较高的峰值功率，因而在平均功率有限的情况下，会采用各种调制方式对激光进行调制，将有限的能量压缩至短脉冲中来提高峰值功率。为此，人们发明了多种调制技术来实现激光的调制，如电光调制、声光调制、磁光调制、可饱和吸收调制、机械调制等。不同的技术手段对激光的调制效果不同，各有其优缺点。

非线性激光的核心器件之一是由非线性光学晶体制备的光学器件，基频激光通过该器件时转换为非线性激光。鉴于部分非线性光学晶体也是出色的电光材料，设计了一种非线性激光器，在基频激光转换为倍频激光的过程中，以调制电场作用于非线性光学晶体来改变非线性光学晶体的相位匹配方向，影响基频激光转换为倍频激光的效率，从而实现对非线性激光的调制。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种非线性激光器，主要用于基频激光转换为倍频激光。该激光器调制的非线性激光脉冲宽度和重复频率能够在较大范围内连续可调；能够实现在工作状态下，调整输出非线性激光的脉冲宽度和重复频率。

所述非线性激光器至少包括从泵浦光源端至激光输出端沿激光光轴方向依次设置的激光工作介质和非线性光学器件；所述非线性光学器件包括非线性光学晶体；所述非线性光学晶体具有非线性光学效应和电光效应。

可选地，所述激光工作介质包括第一光学端面和第二光学端面，所述第一光学端面和第二光学端面相互平行且与所述激光光轴方向垂直；

优选地，所述第一光学端面镀有对基频激光全反射的光学镀膜，第二光学端面镀有对基频激光增强透过、倍频激光全反射的光学镀膜。

可选地，所述非线性光学晶体包括第三光学端面和第四光学端面，所述第三光学端面和第四光学端面相互平行且与所述激光光轴方向垂直；

优选地，所述第三光学端面镀有对基频激光和倍频激光增强透过的光学镀膜，所述第四光学端面镀有对基频激光全反射、倍频激光增强透过的光学镀膜。

可选地，所述第三光学端面和第四光学端面分别贴合一对平面电极，所述平面电极位于所述激光光束的位置设置有通光孔，所述第三光学端面和第四光学端面间的距离为0.01mm至2mm；或者

所述非线性光学器件与激光光轴方向平行的两个相对的侧面分别贴合一对平面电极，所述第三光学端面和第四光学端面间的距离为0.01mm至10mm。

具体地，该非线性激光器主要包括用于产生基频激光的激光工作介质和进行非线性转换的非线性光学器件，两者沿激光光轴方向分布，本设计的特点在于使用的非线性光学器件，该器件采用的光学晶体不仅具有非线性光学效应，同时也具备电光效应，沿相位匹配方向加工的非线性光学器件能够采用横向电光调制方式，也可以采用纵向电光调制方式，在不施加电场情况下，其相位匹配方向与激光光轴方向重合，基频激光通过时转换为倍频激光的效率最佳；当在非线性光学器件上施加合适的电场时，由于电光效应，非线性光学晶体中的折射率发生变化，导致相位匹配方向与激光光轴偏离，进而影响到非线性转换效率，倍频激光强度减弱。通过非线性光学器件上电场的调制，就能够实现对倍频激光的调制。