[发明专利]一种飞秒激光倍频装置及方法

说明书

本发明涉及光学技术领域，涉及一种飞秒激光倍频装置及方法，所述装置包括：飞秒激光器、二倍频晶体和三倍频晶体，所述飞秒激光器与二倍频晶体之间设有用于补偿时间走离效应和空间走离效应的走离效应补偿组件，所述飞秒激光器输出基频红外光依次经过走离效应补偿组件、二倍频晶体和三倍频晶体输出。本发明通过在飞秒激光器与二倍频晶体之间设置用于补偿时间走离效应和空间走离效应的走离效应补偿组件，对飞秒激光器输出的基频红外光进行时间上和空间上的走离效应补偿，使二倍频晶体和三倍频晶体能够对基频红外光进行高效的倍频，得到光束质量高的三倍频紫外光。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种飞秒激光倍频装置及方法。

背景技术

紫外波段的的超快激光具有短波长、聚焦光斑较小、单光子能量高和时间分辨率高的优势，被广泛应用于物理化学超快现象、生物医学显微成像和超精细微纳加工等领域。目前，大部分用于研究激光的增益介质的发射波长主要集中于可见光和红外光波段，特别是超短超强脉冲激光器的输出波段主要处于近红外波段，因此，通过将近红外波段的激光通过多次倍频至紫外波段，从而获得紫外波段的激光，以成为研究的焦点。

现有一种倍频激光器，包括第一反射镜、第二反射镜、增益介质、望远镜模块、偏振元件以及非线性晶体，所述第一反射镜及所述第二反射镜间隔设置形成倍频激光器的谐振腔，偏振元件、增益介质、望远镜模块以及非线性晶体设置于谐振腔中，且望远镜模块设置于增益介质与非线性晶体之间。

上述倍频激光器在实现频率变换的过程中，由于非线性晶体会存在光束群速失配和光束空间走离效应等现象，从而会导致了倍频效率低以及倍频产生的光束质量差的缺陷。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的倍频效率低以及倍频产生的光束质量差的缺陷提供一种飞秒激光倍频装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

第一个方面，本发明提出一种飞秒激光倍频装置，包括：飞秒激光器、二倍频晶体和三倍频晶体，所述飞秒激光器与二倍频晶体之间设有用于补偿时间走离效应和空间走离效应的走离效应补偿组件，所述飞秒激光器输出基频红外光依次经过走离效应补偿组件、二倍频晶体和三倍频晶体输出。

作为优选的技术方案，所述走离效应补偿组件包括用于改变基频红外光偏振态方向的相位延迟片，以及产生晶体双折射效应的群延迟补偿片，所述相位延迟片设置在所述飞秒激光器和所述群延迟补偿片之间，所述群延迟补偿片设置在所述相位延迟片和所述二倍频晶体之间。

作为优选的技术方案，所述群延迟补偿片为偏硼酸钡晶体。

作为优选的技术方案，所述群延迟补偿片的主光面与所述二倍频晶体的主光面相对垂直设置，所述三倍频晶体的主光面和所述二倍频晶体的主光面相对垂直设置。

作为优选的技术方案，所述二倍频晶体和三倍频晶体之间还设置有偏振分光片。

作为优选的技术方案，所述飞秒激光器和所述走离效应补偿组件之间还设置有激光放大器。

作为优选的技术方案，所述二倍频晶体为三硼酸锂晶体，所述三倍频晶体为偏硼酸钡晶体。

第二个方面，本发明采用如第一个方面任一技术方案所述的飞秒激光倍频装置的飞秒激光倍频方法，包括：

飞秒激光器输出的基频红外光经过走离效应补偿组件进行时间走离效应补偿和空间走离效应补偿。

经过时间走离效应补偿和空间走离效应补偿的基频红外光传输至二倍频晶体发生二倍频效应，产生二倍频绿光。

基频红外光与二倍频绿光传输至三倍频晶体进行和频，产生三倍频紫外光。