[发明专利]一种适合周期极化晶体高功率倍频的激光谐振腔结构

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种适合周期极化晶体高功率倍频的激光谐振腔结构。

背景技术

现代光学技术的发展，对激光器提出了更新更高的要求。拓宽激光输出波长范围，最常用、最有效的方法之一，就是利用非线性晶体的频率变换技术。随着周期极化技术的成熟，适用于倍频的周期极化类非线性晶体逐渐出现，这些晶体具有有效非线性系数大和无走离效应等优点。

目前常见的周期极化晶体有PPLN，PPMgLN，PPLT等，其中，周期极化铌酸锂晶体(PPLN)因其有效非线性系数大，透过光谱范围宽，易于生长，价格便宜，物化性能稳定，不易潮解等优点已经成为应用非常广泛的非线性材料之一。但是，铌酸锂晶体在强激光照射下容易产生光损伤，其抗激光损伤阈值低，无法实现高功率的倍频，这已成为制约其作为高功率倍频器件的主要障碍。目前解决此类问题的方法，仍主要采取改善材料本身，比如通过高掺MgO的方法，可提高铌酸锂晶体材料的抗光损伤的能力，一定程度上克服了其抗光损伤能力差的缺点，但与传统的非线性晶体(如LBO)相比，其抗损伤能力仍然偏低。

目前技术中，使用周期极化晶体进行腔内倍频，通常采用的激光谐振腔结构如图1所示，包括泵浦源111，整形系统121，激光晶体131，周期极化晶体141，谐振腔全反镜151，谐振腔输出镜152。全反镜151镀基频光和倍频光的高反膜，输出镜152镀基频光的高反膜和倍频光的高透膜。工作时，泵浦源111出射的泵浦光，经过整形系统121，射入激光晶体131，激光晶体131吸收泵浦光能量后产生受激荧光辐射，由于全反镜151和输出镜152对此波长镀全反膜，受激荧光辐射的光在全反镜151和输出镜152组成的谐振腔内来回振荡，放大后形成稳定的基频光。当基频光通过周期极化晶体141时，发生倍频作用，将一部分基频光转化为倍频光，由于全反镜151对倍频光高反，输出镜152对其高透，腔内产生的倍频光最终从输出镜152输出。这种传统的腔内倍频激光谐振腔结构，将腔内全部的基频光作用于周期极化晶体上，此时若想提高倍频光输出功率，则可提高泵浦光能量，从而使腔内基频光功率升高，但腔内基频光的功率密度一旦提高到周期极化晶体损伤阈值以上，晶体很可能会发生光损伤而无法使用。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供了一种激光谐振腔，用于在一定程度上分担腔内基频光的功率密度，同时叠加倍频光的功率，从而避免周期极化晶体的光损伤，使得利用高于周期极化晶体损伤阈值的基频光功率密度实现高功率倍频得以保证。

具体思路如下：

在普通的腔内倍频激光谐振腔中，插入一种特殊的镜片，从而将激光谐振腔内总的功率被分为两个部分，形成两个子腔。在这两个子腔中，各插入一个周期极化晶体进行倍频，使倍频光在这两个子腔中产生，最终两个子腔产生的倍频光，从同一输出镜输出，两部分光的功率叠加。此方法使通过每一个周期极化晶体的基频光功率降低，从而避免晶体产生光损伤，但激光器总体的倍频光功率提高。

根据本发明的一个方面，本发明提出的一种适合周期极化晶体高功率倍频的激光谐振腔结构，其包括第一子振荡腔和第二子振荡腔，其第一子振荡腔内放置有第一周期极化晶体，第二子振荡腔内放置有第二周期极化晶体；其中，激光器谐振腔内的基频光分别在所述第一子振荡腔和第二子振荡腔内振荡，以减少对第一周期极化晶体和第二周期极化晶体的损伤。本发明与现有技术相比，突出优点在于：通常的激光谐振腔，当腔内基频光功率密度大于非线性周期极化倍频晶体的损伤阈值时，非线性晶体出现光损伤，不仅使晶体损坏，且无法得到高效倍频激光。本发明的方式，巧妙的将高于晶体损伤阈值的激光功率，分摊到两个子振荡腔中，使得两个子振荡腔内的激光功率密度可以小于晶体损伤阈值，在两个子振荡腔分别倍频，最终两个子振荡腔的倍频光从输出镜合二为一输出。使采用周期极化晶体进行倍频得到更高的功率成为可能。

附图说明

图1为传统的腔内倍频激光谐振腔结构示意图。

图2为本发明中适合周期极化晶体高功率倍频的激光谐振腔结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图2示出了本发明提出的一种适合周期极化晶体高功率倍频的激光谐振腔结构示意图。如图2所示，该激光谐振腔结构包括：泵浦源211、整形系统221、激光晶体231、第一周期极化晶体241、第二周期极化晶体242、谐振腔全反镜251、谐振腔插入镜252和谐振腔输出镜253。