[发明专利]一种腔镜晶体一体化的超稳腔装置及方法

说明书

本发明涉及非线性光学领域，尤其涉及一种腔镜晶体一体化的超稳腔装置及方法，该装置包括第一激光器、光学隔离器、变换透镜组、外腔晶体组件和温控仪，光学隔离器、变换透镜组和外腔晶体组件沿第一激光器输出光的传输方向依次设置，温控仪上设有激光输入窗口和激光输出窗口，外腔晶体组件设于温控仪的内部，且外腔晶体组件包括光学晶体和设于光学晶体上的谐振腔镜，谐振腔镜使光学晶体的内部形成谐振腔，温控仪通过改变温度控制外腔晶体组件的长度。该装置利用光学晶体受外界影响单一且稳定的特点，将谐振腔镜集成在光学晶体上形成具有倍频功能的外腔晶体组件，再利用温控仪控制光学晶体的长度，以满足共振条件实现外腔倍频。

技术领域

本发明属于非线性光学频率变换、注入锁定和注入放大领域，尤其涉及一种腔镜晶体一体化的超稳腔装置及方法。

背景技术

非线性频率变换是随着激光技术发展而产生的一门新学科，其在现有材料的基础上，可获得更多波段范围的激光输出，故自出现以来就备受关注。

激光倍频是非线性频率变换应用最多、最广的技术；然而，由于倍频过程对基频光光强依赖很高，在低平均功率、长脉冲或连续输出的基频光倍频中，常用的单通倍频效率非常低，而外腔谐振倍频技术的可将其倍频效率提高两个量级，具有重要的应用价值。特别是基于PDH(Pound-Drever-Hall)技术外腔谐振倍频理论出现后，目前，在较低功率、连续波倍频方面，已有倍频效率达95±1％的报道。但是，由于注入锁定的外腔倍频技术复杂，价格高，要求使用者操作技术专业等难点，大大限制了其进入市场的潜力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的倍频技术复杂，难操作的问题。

(二)技术方案

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种腔镜晶体一体化的超稳腔装置，包括：第一激光器、光学隔离器、变换透镜组、外腔晶体组件和温控仪，所述第一激光器的输出口朝向所述光学隔离器，所述光学隔离器、变换透镜组和外腔晶体组件沿第一激光器输出光的传输方向依次设置，所述温控仪上设有激光输入窗口和激光输出窗口，所述外腔晶体组件设于所述温控仪的内部，且所述外腔晶体组件包括光学晶体和设于所述光学晶体上的谐振腔镜，所述谐振腔镜使所述光学晶体的内部形成谐振腔，所述温控仪通过改变温度控制所述外腔晶体组件的长度。

其中，所述光学晶体为棒状、块状或板状结构，且激光输入端面和激光输出端面平行设置或为对称设置的凹面，且所述第一激光器输出光垂直于所述激光输入端面射入所述光学晶体内；所述谐振腔镜包括设于所述光学晶体的激光输入端面上的第一腔镜和设于所述光学晶体的激光输出端面上的第二腔镜，所述第一腔镜对所述第一激光器的输出光部分反射，对经光学晶体变换后的输出光全反射；所述第二腔镜对所述第一激光器的输出光全反射，对经光学晶体变换后输出光高透。

其中，所述光学晶体为多面体结构，其激光输入端面和激光输出端面之间存在一定夹角，且所述谐振腔镜包括设于所述外腔晶体的激光输入端面上的第三腔镜、设于所述外腔晶体的激光输出端面上的第四腔镜和设于所述外腔晶体侧面的第五腔镜，所述第五腔镜的数量为一个或多个；所述第三腔镜对所述第一激光器的输出光部分反射，对经光学晶体变换后输出光全反射，所述第四腔镜对所述第一激光器的输出光全反射，对经光学晶体变换后输出光高透，所述第五腔镜对所述第一激光器的输出光和经光学晶体变换后输出光均全反射；所述第一激光器的输出光经第三腔镜注入到所述光学晶体内、再经第四腔镜和第五腔镜的反射形成闭合光路。

其中，所述的温控仪包括晶体炉和温控电路系统，所述的晶体炉包裹在所述外腔晶体外，所述温控电路系统用于对晶体炉进行精确控温从而精确控制所述光学晶体的长度，使所述光学晶体的共振纵模与所述第一激光器的输出纵模相匹配。