[发明专利]腔外激光频率变换系统及变换方法

权利要求书

1.腔外激光频率变换系统，其特征在于，该系统包括短脉冲激光器（1）、光阑（2）、非线性晶体（3）、滤波片（4）、偏振片或衰减片（5）、光电探测器（6）、步进电机（8）、晶体架（7）和计算机（9）；

非线性晶体（3）放置在晶体架（7）上，所述晶体架（7）的底面中心固定在步进电机（8）的输出轴上，短脉冲激光器（1）发射的激光经光阑（2）调整传输方向后的光束入射至非线性晶体（3），经非线性晶体（3）进行频率变换后的混合光入射至滤波片（4），经滤波片（4）滤波后的目标光束发射至偏振片或衰减片（5），经偏振片或衰减片（5）后射出的光束入射至光电探测器（6）的感光面上，光电探测器（6）的光强电信号输出端连接计算机（9）的光强电信号输入端，计算机（9）的串口通过数据线连接步进电机（8）的位移信号输入端。

2.腔外激光频率变换方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、短脉冲激光器（1）输出的线偏振光脉冲经光阑（2）调整传输方向后的光束，入射到非线性晶体（3），在非线性晶体（3）中发生频率变换效应，再经滤波片（4）滤除杂质光获得目标光束，目标光束经衰减片或偏振片（5）减小光束的光强后，入射至光电探测器（6）的光敏面上；

步骤二、光电探测器（6）将照射在感光面上的光强信号转化为光强电流信号，并将光强电流信号传输至计算机（9）；

步骤三、计算机（9）接收光电探测器（6）发送的光强电流信号，并根据光强电流信号的电流大小调整步进电机（8）运动，每调整一个步长，光电探测器（6）将接收到的光强信号转化为光强电流信号，并将光强电流信号传递给计算机，直至转化获得光强电流信号达到最大；

此时基频光与高次谐波在晶体中满足相位匹配条件，输出效率最大实现腔外激光频率变换。

3.根据权利要求2所述的腔外激光频率变换方法，其特征在于，步骤三所述的计算机（9）接收光电探测器（6）发射的光强信号，并根据光电流信号电流的大小调整步进电机（8）运动，直至光电流信号的电流值达到最大的具体方法为：

步骤A1、计算机（9）读取光电探测器（6）的输出信号，并以步长a控制步进电机（8）向x轴正方向移动，步进电机（8）每移动一个步长a光电探测器（6）向计算机（9）发送一次光强电流信号；以步进电机（8）为中心建立坐标系，竖直方向为y轴方向，水平方向为x轴方向，光线传播方向为z轴方向，所述a大于0；

步骤A2、判断步进电机第i次向x轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_xi和步进电机第i-1次向x轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_x(i-1)的差的绝对值是否小于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，如果是，则步进电机停止该方向的移动，执行步骤A5；否则,执行步骤A3；i≥1，且i为整数，电流跳变阈值I_jum大于0；

步骤A3、判断步进电机（9）第i次向x轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_xi减去步进电机第i-1向x轴方向次移动后计算机接收到的光强电流信号I_x(i-1)的值是否大于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，是则返回执行步骤A1，否则执行步骤A4；

步骤A4、计算机（9）向步进电机（8）发送向-x方向移动控制信号，步进电机向-x方向移动一个步长a；此时，令i=i+1，返回执行步骤A2；

步骤A5、记录此时光强电流信号I_xi，以光强电流信号I_xi为初始值，以步长a控制步进电机（8）向y轴正方向移动，并且步进电机（8）每移动一个步长a光电探测器（6）向计算机（9）发送一次光强电流信号；

步骤A6、判断步进电机第p次向y轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_yp和步进电机第p-1次向y轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_y(p-1)的差的绝对值是否小于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，如果是，则步进电机停止该方向的移动，执行步骤A9；否则,执行步骤A7；p≥1，且p为整数；

步骤A7、判断步进电机（9）第p次向y轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_yp减去步进电机第p-1次向y轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_y(p-1)的值是否大于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，是则返回执行步骤A6，否则执行步骤A8；

步骤A8、计算机（9）向步进电机（8）发送向-y方向移动控制信号，步进电机向-y方向移动一个步长a；此时，p=p+1执行步骤A6；

步骤A9、记录此时光强电流信号I_yp，以光强电流信号I_yp为初始值，以步长a控制步进电机（8）向z轴正方向移动，并且步进电机（8）每移动一个步长a光电探测器（6）向计算机（9）发送一次光强电流信号；

步骤A10、判断步进电机第q次向z轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_zq和步进电机第q-1次向z轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_z(q-1)的差的绝对值是否小于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，如果是，则步进电机停止该方向的移动，实现光强电流信号达到最大；否则,执行步骤A11；q≥1，且q为整数；

步骤A11、判断步进电机（9）第q次向z轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_zq减去步进电机第q-1次向z轴方向移动后计算机接收到的光强电流信号I_z(q-1)的值是否大于光电探测器（6）的电流跳变阈值I_jum，是则返回执行步骤A6，否则执行步骤A8；

步骤A12、计算机（9）向步进电机（8）发送向-z方向移动控制信号，步进电机向-z方向移动移动一个步长a；此时，q=q+1执行步骤A10；所述z轴正方向为轴向，即光束传播的方向。