[实用新型]非线性光学器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非线性光学器件。

背景技术

目前，光学非线性过程是激光频率拓展的重要手段，通过这种方式，能够以更为低廉的成本得到深紫外激光、中远红外激光或者太赫兹振荡，激光设计更为紧凑。光学非线性转换主要是利用光在材料中的非线性效应和拉曼效应等，这些效应只有在高能激光的作用下才表现明显，其频率转换过程中的能量效率也直接取决于材料中基频光的能量密度以及光作用的长度。受到材料性能、尺寸、质量、成本等方面的限制，要获得高效的激光非线性转换并不容易。将基频光约束在非线性光学材料中获得高能量密度，从而提高能量转换效率，这是非线性光学器件设计中最为常用的方法。通常都是将非线性光学材料直接置于激光振荡腔中，即腔内非线性转换，这在实践中获得了很好的效果，例如激光腔内倍频。而非线性光学材料无法置于光学振荡腔中时，即腔内非线性转换，这时激光非线性转换效率将严重降低；或者必须采用操作条件严苛、成本高昂的技术手段，方能提高激光非线性转换效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种非线性光学器件，它借助闪耀光栅的闪耀特性，使基频激光能够被有效地约束在闪耀光栅和全反射镜构成的振荡腔中，进而在非线性光学材料中完成非线性转换，从而提高激光非线性转换效率。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案是：一种非线性光学器件，它包括：

闪耀光栅，当基频激光沿着闪耀光栅的入射方向入射所述闪耀光栅时，所述基频激光中的大部分反射至闪耀光栅的闪耀方向上；当基频激光沿着闪耀光栅的闪耀方向入射闪耀光栅时，基频激光中的大部分将会反向沿闪耀方向传播；其中，所述入射方向和闪耀方向关于闪耀光栅的法线对称；

振荡部分，所述振荡部分包括非线性光学材料和全反射镜，所述非线性光学材料和全反射镜沿着闪耀光栅的闪耀方向依次设置，并且所述全反射镜和所述闪耀光栅构建成振荡腔，所述非线性光学材料用于将入射至非线性光学材料的基频激光中的至少一部分转换为非线性激光，所述全反射镜用于将入射至全反射镜的非线性激光输出和用于将入射至全反射镜的基频激光沿闪耀光栅的闪耀方向的反向反射至闪耀光栅上。

进一步为了对基频激光进行整形，使之到达非线性光学材料时，单位面积上的能量密度得到提高以提升非线性转换效率，同时，光束传输到闪耀光栅时，单位面积上的能量密度降低以保护光栅，所述振荡部分还包括用于将沿着闪耀光栅的闪耀方向传送的基频激光的光束半径缩小的腔内整形透镜，所述腔内整形透镜、所述非线性光学材料和全反射镜沿着闪耀光栅的闪耀方向依次设置。

进一步为了使入射的基频激光保持高的传输质量，降低单位面积上的能量密度以免损坏闪耀光栅，并防止闪耀光栅反射回的光对基频激光光源造成破坏，沿着闪耀光栅30的入射方向依次设置有光隔离器20和用于将沿着闪耀光栅30的入射方向传送的基频激光的光束半径扩大的腔外整形透镜10，所述光隔离器用于通过沿着闪耀光栅的入射方向入射的基频激光和阻止通过沿着闪耀光栅的入射方向的反向反射的基频激光。

进一步，所述腔外整形透镜为对基频激光进行增透的扩束镜。

进一步，所述非线性光学材料包括具有非线性效应或拉曼效应的光学材料。

进一步，所述非线性光学材料为KTP晶体或PbWO₄晶体。

进一步，所述非线性光学材料的近闪耀光栅的一端对非线性激光全反射，所述非线性光学材料的远闪耀光栅的一端对非线性激光增透。

采用了上述技术方案后，闪耀光栅和全反射镜构建一个振荡腔，其中闪耀光栅对于基频激光在某一特定衍射级上具有闪耀特性，即基频激光沿这一特定衍射级方向入射该闪耀光栅时，大部分基频激光将会沿同一光路反向传播，该衍射级方向为闪耀方向；同样，全反射镜也会把基频激光反射回入射光路，因此，在该腔内，基频激光的每一次往返过程中都只有很少一部分会由于闪耀光栅的衍射和反射逸出。与闪耀方向同一衍射级的方向，其与闪耀方向通过光栅法线相对称，该方向为入射方向，当基频激光沿入射方向入射闪耀光栅时，大部分基频激光将会由于镜面反射传播到闪耀方向，其余部分会反射回入射光路或衍射到其它衍射级，所以选择入射方向作为基频激光输入方向，选择合适的非线性光学材料置于设计好的振荡腔中，基频激光注入腔内后，在其完全损耗前能够多次通过非线性光学材料，从而提高非线性转换的效率。

附图说明

图1为本实用新型的非线性光学器件的原理图。

具体实施方式