[发明专利]分时合成的光参量振荡装置

说明书

本发明提供了一种分时合成的光参量振荡装置，所述光参量振荡装置包括泵浦源、电光晶体、偏振片、反射镜和光参量振荡模块，其中，所述泵浦源用于为光参量振荡装置提供特定波长的激光，实现激光注入；当所述电光晶体的外加电压达到半波电压时，所述电光晶体改变光束的偏振方向之后通过偏振片和反射镜分别作用于对应的光参量振荡模块，所述光参量振荡模块用于实现波长变换，最终将多束光束进行合束输出。该分时合成的光参量振荡装置，相较于现有的单光路KTP‑OPO具有更低的晶体热效应，在高重频高能量KTP‑OPO的应用上更加有优势。该装置能够极大地缓解KTP晶体长时间在高重频高能量激光作用下的“灰线”现象和热效应，提高激光器输出功率。

技术领域

本发明涉及波长变换技术领域，尤其涉及一种分时合成的光参量振荡装置。

背景技术

光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator，OPO)是利用非线性晶体的混频特性来实现频率变换。其中，磷酸钛氧钾晶体光参量振荡器(KTP-OPO)技术是基于磷酸钛氧钾(KTP)和非线性频率变换技术，在非临界相位匹配条件(θ＝90°和)下，利用KTP晶体较高的损伤阈值和较大的非线性频率转换系数，实现波长变换。目前国内外对于高重频高能量KTP-OPO技术的研究尚不成熟，技术路线局限于单光路OPO。对于高重频高能量激光泵浦的KTP晶体光参量振荡器(KTP-OPO、)，谐振腔内光功率密度较高，KTP晶体对基波和参量光能的吸收和晶体的冷却使晶体内部产生不均匀的温度分布，导致晶体内折射率分布发生不均匀变化，使得激光器输出光束的光束质量和输出功率受到一定的限制，甚至会影响激光的稳定性。同时，KTP晶体长时间在高重频高能量激光作用下，它组分中的Ti⁴⁺离子由于获得一个电子变成Ti³⁺离子从而出现“gray tracks”现象，即“灰线”现象，最终导致激光器的输出功率降低。KTP晶体在高重频高能量激光下的热效应和“灰线”现象极大地限制了高重频高能量KTP-OPO技术的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分时合成的光参量振荡装置及方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种分时合成的光参量振荡装置，所述光参量振荡装置包括泵浦源、电光晶体、偏振片、反射镜和光参量振荡模块，其中，

所述泵浦源用于为光参量振荡装置提供特定波长的激光，实现激光注入；当所述电光晶体的外加电压达到半波电压时，所述电光晶体改变光束的偏振方向之后通过偏振片和反射镜分别作用于对应的光参量振荡模块，所述光参量振荡模块用于实现波长变换，最终将多束光束进行合束输出。

其中，2路光路切换及偏振合束由1个电光晶体、2个偏振片、2个反射镜和2个光参量振荡模块实现。

其中，所述2路光路切换及偏振合束中的第一路光束为：由泵浦源发出的波长为1.064μm的P偏振泵浦光，通过未加电压的电光晶体后偏振态不变，透过第一偏振片后入射至第一光参量振荡模块，出射波长为1.57μm的P偏振信号光，所述P偏振信号光透过第二偏振片实现波长为1.57μm的激光输出。

其中，所述2路光路切换及偏振合束中的第二路光束为：由泵浦源发出的波长为1.064μm的P偏振泵浦光，通过外加电压为半波电压的电光晶体后变为S偏振，经第一偏振片和第一反射镜反射后入射至第二光参量振荡模块，出射波长为1.57μm的S偏振信号光，所述S偏振信号光经第二反射镜和第二偏振片实现波长为1.57μm的激光输出。

其中，4路光路切换及偏振合束由5个电光晶体、6个偏振片、5个反射镜和4个光参量振荡模块实现。