[发明专利]偏振无关的准位相匹配倍频器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光倍频装置，尤其涉及一种偏振无关的准位相匹配倍频器及其制作方法。

背景技术

自从激光诞生以来，激光的非线性频率转换技术一直就是人们研究的热点，基于周期极化非线性晶体的准相位匹配技术是拓宽激光可调谐波长的最常用、最有效的方法之一。常用的周期性极化非线性晶体有：LiNbO₃(PPLN)、LiTaO₃(PPLT)、及KTP(PPKTP)等。在频率转换技术中，倍频(SHG)技术应用最为广泛，也是研究的热点。现有的准位相匹配倍频技术要求入射的基频光是某一偏振方向的线偏光，这是由于非线性光学晶体都是单轴或双轴晶体，因此偏振的本征模式是线偏振的，为了满足位相匹配关系，基频光的偏振方向需要与晶体的晶轴成一定的方向。根据入射基频光的偏振态，可分为EEE型和OOE型倍频。EEE型倍频是指参与倍频过程的基频光和倍频光都是在晶体里以非寻常光，即E光(Extraordinary)，入射或传播的。OOE型倍频是指参与倍频过程的基频光以寻常光，即O光(Ordinary)，倍频光以非寻常光，入射或传播的。由于EEE型和OOE型匹配方式对晶体的周期要求不同，所利用的非线性系数不同，因此得到的倍频光光强也不同。所以传统的准位相匹配倍频都是跟基频光的偏振态相关。然而在很多实际应用中需要偏振无关的倍频器，如在光纤激光器中，或者与光纤相关的系统中，基频光的偏振方是任意的，如果能够使倍频光的强度不随基频光偏振态的变化而变化，那这种偏振无关准位相匹配倍频器将在激光技术中发挥重要作用。

经对现有技术文献的检索发现，1990年，G.A.Magel等人在《Applied Physics Letters》上发表了“Quasi-phase-matched second harmonic generation of blue light in periodically poled LiNbO₃(基于周期性极化铌酸锂晶体的准位相匹配二次谐波绿光的产生)”一文，该文利用一块室温极化技术制作的周期性极化铌酸锂晶体，分别基于单通的EEE型和OOE型准位相匹配倍频，需要外加波片将基频光的偏振态旋转90°，而且由于两种匹配方式利用的非线性系数的不同，得到的倍频光功率也不同。至今，准位相匹配倍频仍然存在对基频光偏振态依赖的弊端。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种不依赖基频光偏振态的准位相匹配倍频器。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种偏振无关的准位相匹配倍频器。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明选用铌酸锂晶体材料，首先根据计算得到室温下所需要的周期；再对晶片进行室温电场极化，在该晶片+Z面上负畴区域改变电畴极化方向；将得到的两块晶体垂直摆放，即第一块晶体的c轴沿z方向，第二块晶体的c轴沿y方向；基频光从1064nm光纤激光器中出射，经过消偏器，再分别经过两块晶体，出射的倍频光强度通过功率计来测量，实现室温下，偏振无关的准位相倍频。

本发明包括以下步骤：

(1)在室温下，计算满足位相匹配条件下所需要的极化周期Λ；

所述的计算满足为相匹配条件下所需要的极化周期Λ，是指：

Λ=λ2(nSH-nFW)]]>

式中：λ--------基频光的波长

n_SH--------倍频光的折射率

n_FW--------基频光的折射率

(2)选择两块相同的铌酸锂晶体，用现有的室温极化技术根据得到的周期实现周期性畴反转，得到两块相同的周期性极化铌酸锂晶体(简称PPLN)；

(3)泵浦光源选择1064nm光纤激光器，通光方向为x方向；

(4)在光路中，第一块PPLN的c轴沿z向，第二块PPLN的c轴沿y向，在第一块晶体前放置消偏器；

(5)用光功率计来检测倍频光的功率；