[发明专利]多波长光参量激光器

说明书

本发明涉及一种光学器件，特别是涉及一种多波长输出的光参量激光器。

利用非线性光学晶体的参量效应开发高效宽调谐激光器件一直是可调谐激光领域中最为活跃且最为有效的方法之一。

G.J.Hall等人发表在J.Opt.Soc.Am.B(Vol10(1993)2168-2179)上的文章中指出：他们利用的是非线性光学晶体的温度调谐相位匹配折返现象。采用锁模调Q激光或连续锁模激光泵浦LBO(LiB₃O₅三硼酸锂)晶体，获得了宽调谐的参量激光(从可见到红外)，观察到了4个参量激光的同时出现。他们激光器的光路图见附图1：全固化激光器输出的激光(波长532.5nm)作为泵光(1)，泵浦方式为同步泵浦，泵光通过凸透镜(2)(焦距是10cm)后，进入由两个凹面反射镜(3)(曲率半径为10cm)组成的共焦谐振腔，参量激光通过一个平面耦合输出镜(6)输出。非线性光学晶体(4)(是LBO，是大小为3×3×12mm³)安放在炉子内，可以进行温度控制和调节，从而实现温度调谐。温度调节范围在125～190℃，得到了652～2650nm的参量激光(用532.5nm泵光，LBO晶体的折返区在664～2470nm)输出，在折返区664～2470nm范围内，得到了4色激光同时输出，为了覆盖整个调谐范围，他们利用了三对不同的腔镜，三对腔镜的高反区分别为650～800nm、750～900nm、987～1110nm。G.J.Hall等人采用的是温度调谐，而温度的调节和稳定987～1110nm。G.J.Hall等人采用的是温度调谐，而温度的调节和稳定是需要一定的时间的，因而调谐速度慢，采用的泵光是锁模调Q激光或连续锁模激光，这决定了得到的参量激光功率低，而且是脉冲串，不是单个脉冲激光，他们采用了三对腔镜来覆盖整个调谐范围，这也就是说：为了得到整个调谐范围的参量激光，必须在调节晶体温度(从而得到不同波长的参量激光)的同时，在不同参量激光波段采用不同的腔镜，这也给使用带来了不便。

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点和不足，利用非线性光学晶体在光参量过程中的角度调谐相位匹配折返(以下简称角折返)现象，来提供一种包括激光作为泵光，行波泵浦非线性晶体，调节非线性晶体的匹配角度，产生不同频率的参量激光，在折反区内可以同时得到四个不同频率的相干光构成多波长光参量激光器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的核心内容就是利用非线性光学晶体的角折返现象，从而获得多波长参量激光。角折返现象就是在一定的角度调谐范围内(具体范围由晶体种类和所用泵光波长决定)，有两对光子(4色)同时满足相位匹配条件，从而得到四色参量激光的同时输出。附图2是角度调谐相位匹配折返曲线。图2给出了一个具体的例子以说明相位匹配角折返现象：所用的晶体是LBO，泵光波长为532nm，晶体的切割角为θ＝90°，在角度调谐φ＝8.5～11.5 °范围内，有两对激光同时满足相位匹配条件，这种现象即为角度调谐相位匹配折返现象(角折返现象)，为了具体实现上述想法，本发明采用行波泵浦非线性光学晶体，调节晶体的匹配角度，得到了不同频率的参量激光，由于角折返现象的存在，在折返区内可以同时得到四个不同频率的相干光。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细地说明：

图3是多波长光参量激光器光路结构图。图面说明如下：(9)泵光；(10)，(25)分光镜；(11)180°反射棱镜；(12)此双箭头表示(11)可按箭头方向前后移动；(13)，(18)，(19)，(22)泵光全反镜；(14)，(15)望远镜；(16)参量激光输出；(17)，(20)，(21)非线性光学晶体；(23)此双箭头表示(22)可按箭头方向前后移动；(24)，(26)布氏色散三棱镜；(27)参量光反射棱镜；