[发明专利]一种深紫外光频梳产生装置

说明书

本发明公开了一种深紫外光频梳产生装置，该深紫外光频梳产生装置包括沿光路依次设置的基频光梳光源1、2倍频晶体2、色散器件3、4倍频棱镜耦合器件4、色散补偿器5和缩束器6。本发明实施例提供的装置，可以将光频梳波段通过级联倍频方式扩展至深紫外波段，深紫外光频梳的频率变为基频光梳的四倍，线宽可变为基频的一半，理论上可使不确定度减小约一个量级，从而提高精密测量中的测量精度。

技术领域

本发明涉及非线性光学变频激光技术领域，尤其是涉及一种深紫外光频梳的产生装置。

背景技术

光频梳，为具有确定梳齿间隔的光频标尺，可以在红外、可见光、紫外波段产生，在多个领域得到广泛应用。通信波段的光频梳主要应用在光通信领域，实现信息的高效传输；紫外波段的光频梳主要应用于物理、化学、天文等领域的高精度测量；红外波段光频梳在医学领域有很大应用，可以实现红外成像等。但目前尚未见200nm以下的深紫外光频梳的相关报导。

非线性频率变换是随着激光技术发展而产生的一门学科，其在现有材料的基础上，可获得更多波段范围的激光输出，自诞生以来就备受关注。基于非线性晶体的和频、倍频以及光参量振荡等激光变频技术是产生紫外、深紫外激光最有效的手段，特别是倍频，已成为激光技术研究及应用的重要方向。而KBe₂BO₃F(KBBF)和RbBe₂BO₃F(RBBF)两种非线性光学晶体是目前唯一可通过直接倍频实现短波长(紫外、深紫外)的晶体，但是宽谱倍频由于不同频谱成分对应的相位匹配角不同，导致倍频效率低。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种深紫外光频梳的产生装置，通过设置色散器件，将射入其内的二倍频光按照频率分量的不同偏折不同角度以得到多种波长的二倍频光，使得宽谱中多种频率分量的二倍频光分别以不同的角度入射到所述4倍频棱镜耦合器件中，以补偿由于宽谱引起的相位失配，能够提高倍频效率，并且通过非线性变换，能够实现深紫外波段的光频梳输出，使得线宽变窄，光梳频率变大，降低了光频梳的不确定度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外光频梳产生装置，包括沿光路依次设置的基频光梳光源、2倍频晶体、色散器件、4倍频棱镜耦合器件、色散补偿器和缩束器；所述基频光梳光源，用于出射基频光梳；所述2倍频晶体，用于将所述基频光梳进行二倍频以形成的二倍频光；所述色散器件，用于将射入其内的二倍频光按照频率分量的不同形成多种波长的二倍频光，以使多种波长的二倍频光分别以不同的角度入射到所述4倍频棱镜耦合器件中，以补偿由于宽谱引起的相位失配；所述4倍频棱镜耦合器件，用于将射入其内的不同频率分量的2倍频光进行四倍频以形成不同频率分量的宽谱的四倍频光；所述色散补偿器，用于将频率分量不同的宽谱的四倍频光进行深紫外激光脉冲压缩，以使不同频率分量的四倍频光平行射出至所述缩束器；所述缩束器，用于将所述不同频率分量的四倍频光整合成深紫外光频梳后射出。

优选的，色散器件，用于将射入其内的二倍频光按照频率分量的不同形成不同的偏折角度，且将射入其内的二倍频光，以处于二倍频光的中心波长对应的相位匹配角在所述4倍频棱镜耦合器件中传播。

优选的，所述色散器件为一块棱镜、多块棱镜级联或光栅中的一种。

优选的，所述色散补偿器为光栅、棱镜或啁啾镜的一种。

优选的，所述2倍频晶体为BBO晶体、LBO晶体、CBO晶体或CLBO晶体中的一种。

优选的，所述基频光梳光源是中心波长约为800nm的飞秒钛宝石激光。

优选的，所述4倍频棱镜耦合器件包括：依次沿光路设置的入射棱镜、四倍频晶体和出射棱镜。