[发明专利]抗开光温度冲击非线性光学频率变换实现方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及非线性光学，尤指一种抗开光温度冲击非线性光学频率变换实现方法。主要应用于非线性光学频率变换设备的生产过程。

【背景技术】

非线性光学频率变换技术是一种扩展激光频率范围的有效途径，其中影响频率转换效率最为关键的因素，是非线性光学晶体的相位匹配问题。采用温度相位匹配的方法，是非线性光学变频中最为常用的相位匹配方法。现有技术的非线性光学频率变换装置，包括光学晶体和温控系统，往往是一次频率变换采用一块晶体，将其放置于温控系统中，通过PID控制方式，维持其温度恒定在其最佳相位匹配温度点的位置。通过此方法进行非线性光学频率变换，在基频激光打开时，由于非线性光学晶体吸收少量的基频激光，其温度会有少量的升高，而PID等控制系统根据外界温度的变换，会改变非线性晶体的加热或制冷量，从而使得非线性光学晶体的温度，在偏离其最佳相位匹配温度后，有一个恢复至初始设定温度的过程，特别是当PID参数未设置充分合理时，甚至产生阻尼振荡。而对于非线性光学温度相位匹配频率变换方法，其转换效率随非线性光学晶体温度变化而变化。如目前使用最多的非线性光学晶体LBO就对温度非常敏感。温度的起伏引起非线性光学转换效率发生改变，最终影响到频率变换后激光的输出功率。非线性光学温度相位匹配的这种特性，对于如激光打标机这种需要频繁开关激光的设备影响非常巨大，会造成在刚打开激光时，激光输出功率不稳定的问题，最终影响到标刻的效果。

参考文献：High-efficiency and narrow-linewidth operation of a two-crystal β -BaB2O4 optical parametric oscillator，W.R.Bosenberg et al.，Appl.Phys.Lett.，1989，55：1952

【发明内容】

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能克服非线性光学频率变换刚刚打开基频激光器时，变频激光器输出功率由于非线性光学晶体温度起伏而造成的激光输出功率起伏的抗开光温度冲击非线性光学频率变换实现方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗开光温度冲击非线性光学频率变换实现方法，涉及基频激光器、非线性光学晶体和温控系统，其特征在于包括如下步骤：

①根据将要进行的非线性光学频率变换的具体要求，设计并加工出两块非线性光学晶体；

②将加工出的两块非线性光学晶体分别置于两套材质及尺寸相同的温控系统以内，并保持好晶体与温控系统的完好接触；

③根据基频激光功率的大小，通过实验确定基频激光器打开过程中所引起的非线性光学晶体温度的最大起伏量；

④将两套包含非线性光学晶体的系统放置于激光光路中，通过温控系统调节其温度，分别找到其最佳相位匹配温度；

⑤分别设定两套温控系统的温度，使其分别大于和小于各自的最佳相位匹配温度，大于和小于最佳相位匹配温度的量，即为③中所确定的最大温度起伏量，从而完成补偿，使得整个变频装置的转换效率在激光打开的过程中维持恒定。

本发明使用的非线性光学频率变换方法，为温度相位匹配方法。

所述两块光学晶体可以是两块材质、切割方向、尺寸相同的非线性光学晶体，也可以是两块材质、切割方向、尺寸不同的非线性光学晶体。

所述将加工出的两块非线性光学晶体分别置于两套相同的温控系统中，可以使两套温控系统有相同的温度特性。

所述的两套相同的温控系统可以是PID控制方式或是其他控制方式的温控系统，当外界条件发生变化时，两套相同的温控系统会有相同的温度起伏。

所述的将两套包含非线性光学晶体和温控系统的装置放置于激光光路中，再通过调节其温度分别找到两套系统的最佳相位匹配温度，是由于即使是两块材质相同、切割角度相同的两块光学晶体，由于其放置的位置存在偏差，其最佳相位匹配温度也不尽相同。

所述的通过试验确定基频激光器打开过程中所引起的光学晶体温度的最大起伏量，可以是分别将两套温控系统放入光路中测定，也可以是将两套温控系统同时放入光路中测定，因为晶体对基频激光的吸收量微小，即使将两套系统同时放入光路中测定，也可认为通过两块晶体的基频激光功率大小相同。

所述基频激光器可以是全固态激光器，也可以是其它类型的激光器。