[发明专利]一种基于同步非线性频率转换的双波长可见光激光器

说明书

本发明提供了一种基于同步非线性频率转换过程的双波长可见光激光器，其中，包括近红外激光系统和非线性晶体；近红外激光系统为非线性晶体提供时间同步的两束不同波长的近红外信号光；在所述非线性晶体中，两种不同类型的非线性频率转换过程(即，两束不同波长近红外信号光的非线性和频，以及，其中一束近红外信号光的非线性倍频)可同时满足相位匹配；经同步的非线性频率转换，得到不同波长的可见光。本技术方案有助于实现紧凑、高效的双波长可见光激光的产生。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种基于同步非线性频率转换的双波长可见光激光器。

背景技术

多波长的可见光激光光源在生物医学、激光显示、数字全息显示、光谱学和空气污染检测等领域具有重要的应用前景。基于光学二阶非线性效应的激光频率转换技术是目前实现可见光波段激光输出的重要手段。

要想得到多种波长的可见光，一般需要以多种不同波长的近红外激光作为输入，通过非线性倍频，以及互相间的非线性和频，将入射的近红外激光转换为可见光。然而，一种非线性晶体一般只能满足一种非线性频率转换过程的相位匹配，得到一种波长的可见光激光输出，因此，多波长的可见光激光器一般采用分步骤的多级频率转换设计。但是，多级频率转换设计不仅令激光系统变得复杂、造价高，多波长可见光激光器整体的能量转换效率也会受到限制。

发明内容

本发明提供一种基于同步非线性频率转换的双波长可见光激光器，旨在实现多波长可见光激光器的小型化，并提高其整体的能量转换效率。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，提供一种基于同步非线性频率转换的双波长可见光激光器，包括近红外激光系统和非线性晶体；所述近红外激光系统为所述非线性晶体提供时间同步的第一近红外信号光和第二近红外信号光；在所述非线性晶体中，两种不同类型的非线性频率转换过程可同时满足相位匹配，经同步的非线性频率转换，得到第一可见光和第二可见光；

所述两种不同类型的非线性频率转换过程包括：在所述非线性晶体内，所述第一近红外信号光与所述第二近红外信号光非线性和频，得到第一可见光的第一非线性频率转换过程，以及，所述第一近红外信号光非线性倍频，得到第二可见光的第二非线性频率转换过程。

进一步地，所述非线性晶体为周期极化晶体，在预设的极化周期以及工作温度下，所述周期极化晶体能够同时满足所述第一非线性频率转换过程与所述第二非线性频率转换过程的准相位匹配。

进一步地，所述周期极化晶体为周期极化铌酸锂晶体，在预设的极化周期以及工作温度下，所述周期极化铌酸锂晶体能够同时满足所述第一非线性频率转换过程的I类准相位匹配，以及，所述第二非线性频率转换过程的I类准相位匹配；所述第一近红外信号光为o偏振光，所述第二近红外信号光为o偏振光，所述第一可见光为e偏振光，所述第二可见光为e偏振光。

进一步地，所述第二近红外信号光的波长为800nm，所述第一近红外信号光的波长范围为1155nm至1325nm，所述周期极化铌酸锂晶体的极化周期范围为34.8μm至35.3μm，所述周期极化铌酸锂晶体的工作温度范围为20℃至220℃，所述第一可见光的波长范围为472.6nm(蓝)至498.8nm(浅绿)，所述第二可见光的波长范围为577.5nm(橙)至662.5nm(红)。

进一步地，所述第二近红外信号光的波长为800nm，所述第一近红外信号光的波长为1180nm，所述周期极化铌酸锂晶体的极化周期为34.8μm，所述周期极化铌酸锂晶体的工作温度为65℃，所述第一可见光的波长为476.8nm(蓝)，所述第二可见光的波长为590nm(橙)。

进一步地，所述基于同步非线性频率转换的双波长可见光激光器还包括控温装置，所述控温装置用于令所述非线性晶体的温度为预设工作温度。