[发明专利]一种获得室温下最大光参量产生转换带宽的方法

说明书

本发明揭示了一种获得室温下最大光参量产生转换带宽的方法，该方法中晶体使用的材料是铌酸锂晶体，该晶体具有非周期结构，在24摄氏度时，选择0.9微米的泵浦光波长，通过设计的非周期结构弥补泵浦光波长退化点与信号光、闲频光波长群速度匹配点之间的相位失谐量，使得三者之间的相位失谐量均能够满足光参量产生相位匹配条件，则能获得2159纳米最大光参量产生带宽。晶体形状呈长方体结构，使用时光束的入射方向与极化方向垂直，且沿着光束的入射方向被极化为长度相等的单元畴，每个单元畴的极化方向可选择向上或向下。该晶体能在满足准相位匹配的条件下，在信号光与闲频光的群速度匹配点之间实现较大且顶部较平坦的光参量产生转换带宽。

技术领域

本发明涉及一种获得室温下最大光参量产生转换带宽的方法。

背景技术

光参量产生在激光光谱学、中红外光谱区痕量气体检测等领域有着较为广泛的应用[1、Masashi Abe，Yoshiki Nishida，Osamu Tadanaga，Akio Tokura，HirokazuTakenouchi，Optics Letter，2016 41 1380-1383]、[2、M.Vainio，L.Halonen，PhysicalChemistry Chemical Physics，2012 00 1-3]。但是，在利用准相位匹配技术产生光参量产生激光时，因为效率转换问题只能获得较窄的带宽。针对这一问题，国内外提出了很多解决方案，如非共线光束装置[Bortz M L，Fujimura M，Fejer M M.Increased acceptancebandwidth for quasi-phasematched second harmonic generation in LiNbO3waveguides[J].E1ectronics Letters，1994，30(1)：34-35]，群速度匹配技术[Lim H H，Prakash O，Kim B J，et al.Ultra-broadband optical parametric generation andsimultaneous RGB generation in periodically poled lithium niobate.[J].OpticsExpress，2007，15(26)：18294]等方法来拓展光参量产生带宽。其中，Prakash O等人[Prakash O，Lim H H，Kim B J，et al.Collinear broadband optical parametricgeneration in periodically poled lithium niobate crystals by group velocitymatching[J].Applied Physics B，2008，92(4)：535-541.]利用周期极化铌酸锂材料获得了1320纳米的光参量产生带宽。然而以上几种方法中存在的主要问题是波长的转换带宽的拓展与带宽的平坦性仍然不能得到统一的解决和提高，即带宽在变大的同时，顶部特别是泵浦光对应的退化点(二倍泵浦光波长)附近却会变的不平坦。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种获得室温下最大光参量产生转换带宽的方法。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种获得室温下最大光参量产生转换带宽的方法，该方法中晶体使用的材料是铌酸锂晶体，该晶体具有非周期结构，该晶体在24摄氏度下可选择合适的泵浦光波长，通过设计的非周期晶体弥补泵浦光波长退化点与信号光、闲频光波长群速度匹配点之间的相位失谐量，从而获得宽带准相位匹配光参量产生带宽。

优选地，所述晶体的最优结构由遗传算法计算得出，可在泵浦光波长退化点附近提高光参量产生光转换带宽且保持较好的平坦性。

优选地，所述晶体由室温下电场极化技术制备，晶体总长度为10毫米，每个畴的长度为3微米，总共3333个畴。