[发明专利]一种匀化倍频光光场分布的装置

权利要求书

1.一种匀化倍频光光场分布的装置，其特征在于，包括：

基频光模块(1)，用于提供基频光源；

光束整形模块(2)，设置在所述基频光源的行进方向上，以调整所述基频光源的尺寸；

倍频模块(3)，其包括至少一个形成为曲面的通光端面，所述通光端面设置在调整尺寸后的基频光的行进方向上，以将所述基频光变频为倍频光；

所述曲面的设计如下：

基于倍频光产生过程中的耦合波方程组：

其中，z为光线的行进方向；E(ω,z)、E(2ω,z)分别为基频光和倍频光的振幅；k_2ω和k_ω分别表示频率为2ω和ω的光波传播常数；△k＝2k_ω-k_2ω为基频光波与倍频光波极化波矢之差；

所述基频光在频率ω和2ω处无损耗，张量χ⁽²⁾(ω,ω)为实数，利用极化率张量的时间反演对称性，则有：

故，将倍频光产生过程中的耦合波方程组化简为：

在△k＝0时，对化简后的所述耦合波方程组进行解析求解，得到：

其中，l_SH表示倍频光产生过程中速率的特征长度，

所述基频光的光波复振幅为：

其中，A₀为中心振幅；w₀为激光脉冲光强度降落到中心值的1/e²的点所定义的光束半径；r²＝x²+y²；

所述基频光的光强为：

由④-⑦式可知，所述倍频光的光强为：

为获得平顶/近平顶倍频光输出，则

式中，A，B为常数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述基频光的光束质量因子小于5，光场呈高斯分布。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述光束整形模块(2)包括依次设置的聚焦透镜(21)和准直透镜(22)；

所述聚焦透镜(21)的各个端面镀有透射膜，以聚焦所述基频光；

所述准直透镜(22)的各个端面镀有透射膜，以准直聚焦后的所述基频光；

所述聚焦透镜(21)和所述准直透镜(22)的设置距离为：

L＝f₁+f₂

其中，f₁、f₂分别为所述聚焦透镜(21)和所述准直透镜(22)的焦距，且f₁f₂。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，

所述倍频模块(3)包括两端面，且所述两端面镀有对于所述基频光及所述倍频光的增透膜，以减少光能的反射损耗。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述倍频模块(3)的出光端面形成为曲面，所述曲面朝向所述光束整形模块(2)的方向凸起，即出光端面为凸面；

入射在所述曲面上的所述基频光位于不同坐标位置处，所对应的所述倍频模块(3)的作用长度不同，对应于所述基频光的光束中心点位置的作用长度短于边缘位置的作用长度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述倍频模块(3)的入光端面形成为曲面，所述曲面朝向所述光束整形模块(2)的方向凹陷，即入光端面为凹面；

入射在所述曲面上的所述基频光位于不同坐标位置处，所对应的所述倍频模块(3)的作用长度不同，对应于所述基频光的光束中心点位置的作用长度短于边缘位置的作用长度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，

形成为曲面的所述通光端面的对称轴与所述基频光的对称轴重合。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述倍频模块(3)为LBO晶体。