[发明专利]一种用于提高三次谐波产生效率的方法

说明书

本发明公开了一种用于提高三次谐波产生效率的方法，包括以下步骤：1)设置三次谐波产生的装置；2)产生基频激光束并对其进行加强反射；3)进行垂直反射或倾斜反射；4)对基频激光束进行反射，使得基频激光束沿公共轴二向前传输；5)加强二次谐波光束和三次谐波光束发射。本发明属于激光技术领域，具体是指一种用于提高三次谐波产生效率的方法。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体是指一种用于提高三次谐波产生效率的方法。

背景技术

常用的三次谐波固体激光的产生是在激光谐振腔外进行，利用一台红外激光作为光源，输出的红外激光作为基波射入倍频非线性晶体产生二次谐波光，此倍频光与未被转换的基波光一起作用到三次谐波非线性晶体上进行混频，产生三倍频激光输出，虽然这种方法产生的三次谐波光较稳定，易于调试，但是由于入射的基波功率低，通常红外激光产生技术的输出耦合率约为20％，而谐波效率与入射基波功率的平方成正比，因而腔外谐波使转换效率受限，为了提高腔外谐波的转换效率，通常采用透镜聚焦以增强基波的功率密度，但聚集光束会造成非线性晶体表面光学增透膜层和晶体本身的破坏，从而使谐波输出总功率受限，在腔外混频为单程行为，即基波和二次谐波一次性通过三倍频晶体，未转换为三次谐波的基波和二倍频光全部被浪费掉，使得三次谐波固体激光很难同时达到三倍频效果，对于高功率激光器，典型效率被限制为小于25％的总转换效率，因为未转换的基波束和二次谐波束在该结构中被浪费，即使是非常高功率的脉冲Nd：YAG激光器，总转换效率也低于25％；腔内二次谐波产生的理论已被阐述，只有当晶体缺乏反转对称性以使二阶极化时，晶体介质才能产生入射辐射频率的二次谐波，最低阶非线性极化项中的张量d^ij不会消失，如果晶体具有反转对称性，则最低阶非线性极化贡献在电场强度中是立方的，并且该晶体将仅产生初始频率的三次或更高次谐波。

发明内容

为了解决上述难题，本发明提供了一种光转换效率高的三次谐波激光的产生方法。

本发明采取的技术方案如下：一种用于提高三次谐波产生效率的方法，包括以下步骤：

1)设置三次谐波产生的装置：所述三次谐波产生的装置包括光学腔、激光介质、激光泵、基频高反射镜一、Q开关、球面透镜、柱面透镜、可调节反射镜、多重波反射加强输出装置和三次谐波加强反射装置，所述激光介质、激光泵、基频高反射镜一、Q开关、球面透镜、柱面透镜、可调节反射镜、多重波反射加强输出装置和三次谐波加强反射装置均设于光学腔内，所述激光介质、激光泵、基频高反射镜一、Q开关、球面透镜、柱面透镜和可调节反射镜沿水平方向依次排列，所述激光介质、激光泵、基频高反射镜一、Q开关、球面透镜、柱面透镜和可调节反射镜水平中轴线设于同一水平公共轴一上，所述多重波反射加强输出装置设于可调节反射镜正下方，所述三次谐波加强反射装置和多重波反射加强输出装置水平方向依次排列，所述三次谐波加强反射装置和多重波反射加强输出装置水平中轴线设于同一水平公共轴二上，三次谐波加强反射装置用于基频和二次谐波频谱的高反射同时产生三次谐波，所述多重波反射加强输出装置为多重波高反射镜片，所述多重波高反射镜片设于可调节反射镜整下方，多重波高反射镜片提供可调节反射镜光学来回，且用于预选基频和三次谐频光束的高传输光束的高反射同时用于二次谐波波长光束的高反射，所述三次谐波加强反射装置包括光束高反射镜片、I型非线性二次谐波晶体和II型非线性三次谐波晶体，所述多重波高反射镜片、光束高反射镜片、I型非线性二次谐波晶体和II型非线性三次谐波晶体沿水平方向依次排列，所述光束高反射镜片、I型非线性二次谐波晶体、II型非线性三次谐波晶体和多重波高反射镜片水平中轴线设于同一水平公共轴二上；