[发明专利]粘接的周期性极化的光学非线性晶体

说明书

技术领域

本发明涉及基于准相位匹配(QPM)技术设计粘接的光学非线性晶体，它可以用来产生波长范围从UV至中IR的光。

背景技术

在开发基于QPM光学非线性晶体的二次谐波(second harmonic：SHG)激光器的过程，QPM晶体的优化优化封装是必要的。在文献(S.W.Chu等人，“High-Efficiency Inta-cavity Continuous-Wave Green-Light Generation by Quasiphase Matching in Bulk Periodically Poled MgO:LiNbO₃Crystal”，Advances in OptoElectronics，2008卷(2008))中披露了二极管泵浦固态(DPSS)SHG激光器的一个实例。在该文献中，SHG激光由泵浦激光二极管1、激光晶体2、QPM晶体3以及光纤输出耦合镜4形成，如图1所示。激光晶体和QPM晶体的晶面上适当地涂覆有高反射(HR)或防反射(AR，增透)膜5、6、7、8，从而基频光被限制在激光谐振腔内，而SHG光被有效地耦合在激光谐振腔外。QPM晶体作为二次谐波发生器，在该发生器中，周期性畴反转光栅沿着光栅方向上形成，以满足QPM条件。通过利用激射波长为808nm的泵浦激光二极管泵浦激光晶体(即，掺Nd的YVO₄)，在激光谐振腔内生成波长为λ(即，1064nm)的基频光。如果适当地选择QPM晶体的周期使得非线性晶体的QPM波长与基频光波长匹配，则可以有效地产生波长为λ/2(即，532nm)的二次谐波光。畴反转光栅Λ的周期由QPM条件(即，2(n_2ω-n_ω)＝λ/Λ，其中n_2ω和n_ω分别为在SH光和基频光处的折射率)决定。

为实现高效的波长转换，减小激光器的尺寸并降低激光器的封装成本，通常采用粘接结构，其中，激光晶体2和非线性晶体3粘接在一起，如图2所示。为了将基频光限制在激光谐振腔内，降低泵功率的耦合损耗并从谐振腔高效地耦合SH光，激光晶体3涂覆有膜1，该膜1在基频光和SH光的波长(例如，1064nm和532nm)处具有HR，但在泵浦光的波长(例如，808nm)处具有AR；同时非线性晶体3涂覆有膜4，该膜4在基频光(例如，1064nm)处具有HR，而在SH光(例如，532nm)处具有AR。