[发明专利]基于光学超晶格的超量子转换极限中红外激光器及构造方法

权利要求书

1.一种基于光学超晶格的超量子转换极限的中红外激光器的构造方法，其特征是利用下述结构的光学超晶格，光学超晶格的结构同时提供两个倒格矢，其中一个倒格矢用来补偿由近红外到中红外的光参量振荡OPO过程的位相失配，另外一个倒格矢用来补偿由OPO过程的信号光泵浦光参量放大OPA过程的位相失配，该过程可将OPO过程中产生的中红外激光进一步放大，从而得到超量子转换极限的更高效的中红外激光输出；所述光学超晶格采用公度比双周期结构。

2.根据权利要求1所述的基于光学超晶格的超量子转换极限中红外激光器的构造方法，其特征是公度比双周期的光学超晶格是两个调制周期的比值为整数的光学超晶格，双周期结构是介于周期和准周期之间的一种结构，该结构受到两种周期的调制；定义这两种调制周期分别为l、L，不妨令l＜L，双周期结构就是用L为周期对原来周期为l的结构进行调制所得到的；双周期结构提供的倒格矢表示为：

G_m，n＝G_m+G_n＝mG_l+nG_L

其中G_l＝2π/l，G_L＝2π/L，它们分别是这两个周期的一阶倒格矢，m，n为整数；假设G_m，n和G_m′，n′是公度比双周期超晶格中的两个倒格矢，分别可用来补偿OPO和OPA过程中的波矢失配，Δk_OPO＝k_p-k_s-k_i和Δk_OPA＝k_s-k_i2-k_i；其中k_p，k_s，k_i，k_i2分别是泵浦光，OPO过程的信号和闲置光，OPA过程闲置光的波矢；

在双周期超晶格中的准相位匹配条件是

Δk_OPO＝k_p-k_s-k_i-G_m，n＝0

Δk_OPA＝k_s-k_i2-k_i-G_m′，n′＝0

从上述方程获得双周期结构的倒格矢与波矢失配的关系为

Gm,n=mGl+nGL=ΔkOPO=2π(npλp-nsλs-niλi)=2πml+2πnL]]>

Gm′,n′=m′Gl+n′GL=ΔkOPA=2π(nsλs-niλi-ns2λi2)=2πm′l+2πn′L]]>

其中λ_p，λ_s，λ_i， λ_i2分别是泵浦光，OPO过程的信号和闲置光，OPA过程闲置光的波长，n_p，n_s，n_i，n_i2分别是泵浦光、OPO过程的信号和闲置光、OPA过程闲置光的折射率。