[发明专利]一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器

权利要求书

1.一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器，其特征在于包括：

泵浦激光器、耦合输入镜、非线性晶体以及耦合输出镜；

所述复合光学参量振荡器包括第一光学参量振荡器和第二光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第一通光面和底面之间光通过的区域和耦合输出镜构成第一光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第二通光面和底面之间光通过的区域和耦合输出镜构成第二光学参量振荡器；

所述的泵浦激光器，用于输出第一泵浦激光,所述第一泵浦激光进入第一光学参量振荡器；

所述的耦合输入镜，用于将第一泵浦激光耦合注入复合光学参量振荡器中，并通过镀制特定膜层后，同时充当了复合光学参量振荡器的一面腔镜；

所述的非线性晶体，按照特定的方式切割后满足第一光学参量振荡器、第二光学参量振荡器的相位匹配条件，最终产生目标激光输出；所述的耦合输出镜，属于复合光学参量振荡器的另一面腔镜，通过镀制特定的膜层，实现复合光学参量振荡器的运转和目标激光输出；

从泵浦激光器输出的第一泵浦光通过耦合输入镜注入复合光学参量振荡器中，第一泵浦光以0°正入射在非线性晶体的第一通光面上，且该光束在晶体内的传播方向满足第一光学参量振荡器的相位匹配条件，产生第一信号光和第一闲频光，各参量光在晶体底面发生全反射后，第一闲频光经耦合输出镜透射输出，剩余的第一泵浦光被耦合输入镜透射滤除，第一信号光则在腔内持续振荡，当它在晶体底面发生全反射后，传播方向满足第二光学参量振荡器的相位匹配条件，因而第一信号光此时充当了第二泵浦光，产生了第二信号光和第二闲频光，最终实现目标激光输出；

所述的非线性晶体为双折射相位匹配的非线性光学晶体，其对第一光学参量振荡器、第二光学参量振荡器的所有参量光均具有较高的透过率，为KTP晶体、KTA晶体、BaGa4Se7晶体、AgGaS/Se2晶体、ZnGeP2晶体、CdSe或GaSe晶体中的一种，按照特定的方式切割的方法为：

S1、选定晶体的某一主平面，并确定在该主平面内第一光学参量振荡器、第二光学参量振荡器的相位匹配角，分别记为θ1和θ2，所述θ1和θ2是以选定的非线性光学晶体的某一主平面内的晶体的光轴为一条边的角度，θ1角度的一条边是光轴，θ2角度的一条边也是光轴；

S2、确定θ1和θ2在该主平面内决定的两个方向线之间夹角的角平分线，并沿该角平分线垂直于主平面切割，作为晶体的一个底面；

S3、将所述晶体的一个底面与主平面相交的直线在主平面内沿顺时针方向旋转∣θ1-θ2∣/2,得到第一光学参量振荡器的相位匹配角方向，沿该方向做法平面并进行切割，得到晶体的第一通光面；

S4、将所述晶体的一个底面与主平面相交的直线在主平面内沿逆时针方向旋转∣θ1-θ2∣/2,得到第二光学参量振荡器的相位匹配角方向，沿该方向做法平面并进行切割，得到晶体的第二通光面；

所述的非线性晶体为按照特定方法切割的双折射相位匹配的非线性光学晶体，且该晶体满足以下条件：当第一泵浦光从晶体第一通光面正入射时，满足第一光学参量振荡器的相位匹配条件；第一泵浦光、第一信号光和第一闲频光均在非线性晶体底部发生全反射；发生全反射后的第一信号光即第二泵浦光的传播方向满足第二光学参量振荡器的相位匹配要求；第一泵浦光以及第二光学参量振荡器的参量光均垂直于晶体第二通光面射出晶体；晶体的第一通光面镀有对第一泵浦光、第一信号光和第二信号光高透的介质膜，第二通光面镀有对第一泵浦光、第二泵浦光、第二信号光和第二闲频光高透的介质膜；

所述的耦合输入镜镀制特定膜层：左侧面镀有对第一泵浦光高透的介质膜，右侧面镀有对第一泵浦光高透、对第一信号光和第二信号光高反的介质膜；所述的耦合输出镜镀制特定膜层：左侧面镀有对第一泵浦光和第二泵浦光高反、对第二信号光部分透射、对第二闲频光高透的介质膜，右侧面镀有对第二信号光和第二闲频光高透的介质膜。

2.根据权利要求1所述的基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器，其特征在于当第二泵浦光和第二信号光的偏振态一致时，还包括第二半波片，所述的第二半波片为第二泵浦激光的λ/2波片，用于将第二泵浦光的偏振态调整为第二光学参量振荡器所要求的偏振方向。