[发明专利]一种紫外宽波段调谐频率转换方法、器件和激光器

权利要求书

1.一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，包括：在紫外波段透过的非线性光学晶体内部引入有序区域和无序区域周期排布的相位光栅，通过改变入射激光的相位匹配角度或所述非线性光学晶体的温度来调节相位光栅的有效周期，调节非线性相互作用光波的相位关系进行相位补偿，以满足非线性频率转换的相位匹配条件，完成相位匹配以实现紫外宽波段可调谐频率转换；同时通过调节所述相位匹配角度或所述非线性光学晶体温度来调节不同相位偏振形式下相位匹配类型的分布来控制偏振输出。

2.根据权利要求1所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，所述相位光栅的排布方向为晶体光学主轴X、Y、Z方向或者任意方向，根据Z方向建立空间直角坐标系，入射激光与Z方向的夹角为θ，入射激光与X方向的夹角为φ，0°θ90°，0°φ90°，(θ,φ)为所述相位匹配角度。

3.根据权利要求2所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，改变所述相位匹配角度(θ,φ)来调节相位光栅的有效周期，当所述相位光栅沿着Z方向排布，所述有效周期为所述有效周期的范围为0.1-1000μm，其中∧为所述相位光栅的周期宽度，∧＝L_a+L_b，L_a为所述有序区域的宽度，L_b为所述无序区域的宽度，L_a和L_b的范围均为0.1-100μm。

4.根据权利要求2所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，入射激光通过所述有序区域时的相位差为入射激光通过所述无序区域时的相位差为m和n为整数，所述非线性频率转换的相位匹配条件具体为所述非线性相互作用光波每经过一个周期的相位光栅产生的相位差N为正整数。

5.根据权利要求2所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，固定相位匹配角度中的θ调节φ来控制不同偏振形式下不同相位匹配类型的分布，从而控制偏振输出分布。

6.根据权利要求1所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，可调谐的波长范围为100-400nm。

7.根据权利要求1所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，所述非线性光学晶体的温度调节范围为-100℃-300℃。

8.一种紫外宽波段调谐频率转换器件，基于权利要求1-7所述的一种紫外宽波段调谐频率转换方法，其特征在于，采用紫外波段透过的非线性光学晶体，所述非线性光学晶体包括有序区域和无序区域周期排布的相位光栅；所述相位光栅是通过激光加工技术周期性破坏晶体局部结构实现的；入射激光通过所述有序区域和所述无序区域时产生相位差；

所述有序区域表现为各项异性，具有非线性光学效应，进行非线性频率转换，入射激光通过所述有序区域的相位差为

所述无序区域表现为各向同性，不具有非线性光学效应，入射激光通过所述无序区域的相位差为

其中，m和n为整数，(θ,φ)为所述相位匹配角度，0°θ90°，0°φ90°；

所述有序区域和所述无序区域周期排布的相位光栅的周期长度为所述相位光栅的周期宽度，入射方向上的实际相位光栅的周期长度为有效周期；所述相位光栅的周期宽度∧＝L_a+L_b，L_a为所述有序区域的宽度，L_b为所述无序区域的宽度，L_a和L_b的范围均为0.1-100μm，所述有效周期为∧(θ,φ)，所述有效周期的范围为0.1-1000μm；

所述紫外宽波段调谐频率转换器件可调谐的波长范围为100-400nm。