[发明专利]一种周期性极化晶体及光参量放大器

说明书

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种周期性极化晶体及光参量放大器。本发明提供了一种周期性极化晶体，该周期性极化晶体包括第一非线性区域、线性区域及第二非线性区域，且所述第一非线性区域与所述第二非线性区域均具有周期性畴反转结构。采用所述周期性极化晶体的光参量放大器，在光参量放大的同时，作为“副产物”的闲频光、与入射的信号光和泵浦光沿不同方向传输，以此实现闲频光与信号光的分离，从而抑制光参量放大器进入饱和放大后的能量回流，显著提升了该光参量放大器的性能。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种周期性极化晶体及光参量放大器。

背景技术

光参量放大器(OPA，Optical Parametric Amplification)作为激光技术领域中一种重要的光学器件，被广泛应用于科研、医学、工业等领域。OPA的基本工作原理是将一束高频率激光ωp和一束低频率激光ωs同时射入非线性介质中，由于两者之间的差频效应，高频率激光ωp的能量转移到低频率激光ωs上，从而使输出的低频率激光得到加强而放大，同时得到第三种频率为ωi的闲频光，其中，ωp>ωs、ωp＝ωs+ωi，ωp一般为泵浦光，ωs一般为信号光。

但是，所有参量过程都会受制于能量的回流。回流是指当泵浦光强烈衰减，参量过程进入饱和放大的时候，能量会由信号光和闲频光重新流向泵浦光，因此，这种能量回流效应大大限制了光参量放大器的极限性能。

发明内容

本发明提供了一种周期性极化晶体及光参量放大器，旨在解决现有的光参量放大器中的能量回流问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种周期性极化晶体：

所述周期性极化晶体包括第一非线性区域、线性区域及第二非线性区域，所述第一非线性区域、线性区域及第二非线性区域依次相连；其中，所述第一非线性区域与所述第二非线性区域均具有周期性畴反转结构。

进一步地，所述第一非线性区域的周期性畴反转方向与激光传输方向夹角为β，所述第二非线性区域的周期性畴反转方向与所述激光传输方向夹角为﹣β，以使所述第一非线性区域的畴结构与所述第二非线性区域的畴结构沿所述激光传输方向呈轴对称。

进一步地，所述夹角β基于预设的夹角β与周期性极化晶体的极化周期之间的映射关系、以及所述周期性极化晶体的极化周期进行设定。

本发明还提供了一种光参量放大器，所述光参量放大器包括上述的周期性极化晶体：

所述周期性极化晶体，用于基于入射的泵浦光对入射的信号光进行放大，并生成闲频光；及，用于将所述闲频光、与所述信号光和所述泵浦光进行分离，以抑制所述光参量放大器进入饱和放大后的能量回流，即抑制能量由信号光和闲频光重新流向泵浦光。

进一步地，所述泵浦光与所述信号光以共线正入射的方式，入射至所述周期性极化晶体。

进一步地，所述周期性极化晶体的第一非线性区域用于使生成的第一闲频光从所述信号光和泵浦光的一侧走离，第二非线性区域用于使生成的第二闲频光从所述信号光和泵浦光的另一侧走离。

进一步地，夹角α基于预设的夹角α与周期性极化晶体的极化周期之间的映射关系、以及所述周期性极化晶体的极化周期进行设定，其中，所述夹角α表示闲频光与信号光/泵浦光传输方向之间的夹角。

进一步地，所述光参量放大器还包括激光装置、光学耦合元件以及分光元件；

所述激光装置，用于输出所述泵浦光；

所述光学耦合元件，用于将所述泵浦光以及信号光空间耦合并入射至所述周期性极化晶体；

所述分光元件，用于对入射的放大后的信号光与残余的泵浦光进行分离。