[发明专利]一种基于Ⅱ类非临界相位匹配的共振增强腔倍频装置

权利要求书

1.一种基于Ⅱ类非临界相位匹配的共振增强腔倍频装置，其特征在于，包括：至少由输入耦合镜、输出耦合镜、第一非线性晶体和第二非线性晶体组成的共振增强腔；

其中，所述输入耦合镜用于将基频光耦合入所述共振增强腔；

所述第一非线性晶体用于对通过所述第一非线性晶体内的基频光的第一偏振光分量与第二偏振光分量进行相位补偿，以使从所述第一非线性晶体通过的基频光的第一偏振光分量和第二偏振光分量的相位差为2π的整数倍；

所述第二非线性晶体用于使通过所述第二非线性晶体内的基频光满足第Ⅱ类非临界相位匹配条件，以得到从所述第二非线性晶体产生并输出的倍频光；

所述输出耦合镜用于将所述共振增强腔内的倍频光输出；

所述第一偏振光分量与所述第二偏振光分量之间的相位差变化量和所述第一非线性晶体的温度变化量之间满足如下关系式：

Δφ＝aL·ΔT

其中，a为所述第一偏振光分量和所述第二偏振光分量在所述第一非线性晶体的相位延迟系数，表示单位长度的倍频晶体，单位温度改变量引起的两个偏振光分量的相位差变化量；L为所述第一非线性晶体的长度；ΔT为所述第一非线性晶体的温度变化量；Δφ为所述第一偏振光分量和所述第二偏振光分量的相位差变化量；

所述相位延迟系数a定义为：

其中，k_o、k_e分别为所述第一偏振光分量与所述第二偏振光分量在所述第一非线性晶体内的波矢，α_l为晶体在光传播方向的热膨胀系数，

令：

则：

其中，λ为基频光在真空中的波长；n_o为所述第一偏振光分量在所述第一非线性晶体中的折射率；n_e所述第二偏振光分量在所述第一非线性晶体中的折射率；为所述第一偏振光分量在所述第一非线性晶体中的折射率随温度的变化率；所述为所述第二偏振光分量在所述第一非线性晶体中的折射率随温度的变化率；α_l为所述第一非线性晶体在光传播方向的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，所述第一偏振光分量和所述第二偏振光分量之间的相位差变化量Δφ的稳定性满足如下关系：

其中，δΔφ为在控制所述第一非线性晶体的温度变化时，所述第一偏振光分量和所述第二偏振光分量之间的相位差变化量Δφ的稳定性，F为所述倍频装置的精细度。

3.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，所述共振增强腔为驻波腔或者行波腔。

4.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，所述共振增强腔还包括第一反射镜和第二反射镜；

所述第一反射镜用于将从所述输入耦合镜入射的基频光反射至所述第二非线性晶体；

所述输出耦合镜用于输出从所述第二非线性晶体产生并输出的倍频光，并将剩余的基频光反射至所述第二反射镜；

所述第二反射镜用于将从所述输出耦合镜反射的基频光反射至所述第一非线性晶体。

5.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，所述第一非线性晶体是LBO晶体，切割角为θ＝0°，

其中，θ为基频光或倍频光在所述第一非线性晶体中的传播方向与所述第一非线性晶体的三个介电主轴中的Z轴的夹角，为基频光或倍频光在所述第一非线性晶体中的传播方向在所述三个主轴中的X轴和Y轴组成的平面上的投影与所述三个主轴中的X轴的夹角。

6.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，所述第二非线性晶体是LBO晶体，切割角为θ＝0°，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的倍频装置，其特征在于，

还包括：温控仪，用于控制所述第一非线性晶体和所述第二非线性晶体的温度。

8.根据权利要求1所述的倍频装置，其特征在于，

所述第一非线性晶体和所述第二非线性晶体的两个端面均镀有基频光和倍频光的增透膜；

所述输入耦合镜镀有基频光部分透过膜，输出耦合镜镀有基频光的高反膜和倍频光的高透膜。