[发明专利]一种能量组分配比主动调控的多光参量振荡器

说明书

本公开公开了一种能量组分配比主动调控的多光参量振荡器，所述多光参量振荡器包括第一激光器、第一偏振片、第一聚焦透镜、光隔离器、1/2波片、第二聚焦透镜、第一腔镜、非周期极化铌酸锂晶体、第二腔镜、加载Y向电压的非周期极化铌酸锂晶体、键合铌酸锂晶体、第三腔镜、第三聚焦透镜、第二偏振片和第二激光器。本公开在多光参量振荡腔内设置加载Y向电压的非周期极化铌酸锂晶体、键合非周期极化铌酸锂晶体，配合腔外第二激光器实现对振荡腔内信号光偏振态的旋转和能量转换，通过调整腔外第二激光器的功率实现对腔内信号光能量配比的改变，最终实现对输出闲频光能量组分主动控制的目的。

技术领域

本公开涉及固体激光器领域，尤其涉及一种能量组分配比主动调控的多光参量振荡器。

背景技术

在太赫兹光源、差频吸收雷达、精细激光光谱测量等前沿科技领域对中红外多波长可调谐激光的需求驱动下，多光参量振荡器随着光学参量振荡技术(OPO)和准相位匹配技术(QPM)研究的深入而逐渐发展起来。传统的光参量振荡是利用晶体特定的周期极化结构形成的“倒格矢”对参量光相位失配进行补偿，即准相位匹配过程，所获得的参量光波长与晶体极化周期呈现一一对应的关系。多光参量振荡器(multi optical parametricoscillator,MOPO)腔内多对参量光子形成振荡，能同时建立起两对及以上的参量光输出。多光参量振荡不仅延展了光学参量振荡的光谱调谐范围，且可以在任意光谱覆盖区内实现双波长甚至多波长激光输出，极大地拓宽了光参量振荡器的应用范畴，是获得中红外波段多波长可调谐激光的最佳手段。

非周期极化结构掺氧化镁铌酸锂(MgO:APLN)晶体能在一块晶体内对多组相位失配进行补偿，实现同时输出多组参量光的目的，是目前多光参量振荡器最合理的技术途径。晶体内多波能量耦合过程复杂，既有泵浦光与多组参量光之间的能量转换过程，同时多组参量光之间也会产生能量交换。随着泵浦能量的增加，逆转换现象十分严重，且能量配比无法大范围的连续调整，极大影响了输出多波长激光的转换效率和稳定性，尤其在内腔运转方式方面该问题更为明显，参见文献“基于MgO:APLN的多光参量振荡器实验研究及其逆转换过程演化分析,物理学报,2015,64(4),044203”。

针对多光参量振荡器能量组分配比的问题，可以通过优化多光参量振荡腔的参数实现能量组分的调整。通常的方法是缩短变频晶体长度、优化谐振腔结构、非共线相位匹配以及合理设定输出镜谐振参量光透过率等。但这些方法均为被动方式，一旦参数确定后，在多光参量振荡器运转过程中就无法更改或修正，并且伴随基频光注入功率密度的逐步提高，相应的逆转换也会随之变化，而已设定的优化参数显然无法在整个逆转换变化范围实现动态匹配。

发明内容

本公开提供了一种实现能量组分配比主动调控的多光参量振荡器。本公开在多光参量振荡腔内设置加载Y向电压的非周期极化铌酸锂晶体、键合非周期极化铌酸锂晶体，配合腔外第二激光器实现对振荡腔内信号光偏振态的旋转和转换。通过调整腔外第二激光器的功率实现对腔内信号光能量配比的改变，最终实现对输出闲频光能量组分主动控制的目的。

本公开提供的一种能量组分配比主动调控的多光参量振荡器包括第一激光器、第一偏振片、第一聚焦透镜、光隔离器、1/2波片、第二聚焦透镜、第一腔镜、非周期极化铌酸锂晶体、第二腔镜、加载Y向电压的非周期极化铌酸锂晶体、键合铌酸锂晶体、第三腔镜、第三聚焦透镜、第二偏振片和第二激光器，其中：

所述第一激光器后方沿光路依次设置第一偏振片、第一聚焦透镜、光隔离器、1/2波片、第二聚焦透镜、第一腔镜和第二腔镜；

所述第三腔镜设置于所述第一腔镜和第二腔镜的一侧；

所述第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜组成多光参量振荡腔，所述第一腔镜和第二腔镜之间放置有非周期极化铌酸锂晶体，第二腔镜和第三腔镜之间放置有加载Y向电压的非周期极化铌酸锂晶体，第三腔镜和第一腔镜之间放置有键合铌酸锂晶体；