[发明专利]腔外激光频率变换系统及变换方法

说明书

技术领域

本发明涉及快速获得高效率腔外激光频率变换系统及方法，属于激光与物质相互作用领域。

背景技术

激光的出现给生物医学、军事、材料加工等领域注入了新的活力。不同的领域往往需要用不同波长的激光作为光源，对某一固定波长激光，通过非线性光学的光参量过程，而得到波长连续可调的光参量激光技术成为了一种获得新的波长激光的重要手段。根据非线性晶体放置的位置——激光谐振腔内或腔外，频率变换方式分为谐振腔内频率变换和腔外频率变换两种。与腔内频率变换相比，腔外频率变换具有结构简单，容易搭建等优点。但是由于非线性晶体的阈值很高，要获得高的变换效率，基波的功率密度要足够高，所以基波多采用调Q激光脉冲或锁模激光脉冲。在稳定工作的非线性晶体中，同时存在倍频、和频与差频等多种非线性效应，故更换不同滤波装置就可获得不同波长的激光输出。现有的腔外激光频率变换系统，多采用手动操作的机械装置来调节非线性晶体的位置，以实现相位匹配条件，这种方法需进行大量的机械调节，其不仅费时费力，而且极易造成晶体位置不准确，降低频率变换效率。公开号为CN101436753的专利虽然改机械调节为光学调节，仍需手动旋转波片，公开号为CN101436753的专利虽引入了步进电机系统，但其只采用了硬件来改变非线性晶体的位置，未做到软硬件结合，这两种方式均存在自动化程度低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有腔外激光频率变换方法中存在的倍频效率差，腔外激光频率变换系统的自动化程度低的问题，提出了一种腔外激光频率变换系统及变换方法。

本发明所述腔外激光频率变换系统，该系统包括短脉冲激光器、光阑、非线性晶体、滤波片、偏振片或衰减片、光电探测器、步进电机、晶体架和计算机；

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

腔外激光频率变换方法，该方法的具体步骤为：

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

步骤二、光电探测器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；

步骤三、计算机接收光电探测器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运动，每调整一个步长，光电探测器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。

本发明所述腔外激光频率变换系统及方法，采用计算机对步进电机进行控制，同时采用光电探测器采集光信号，并将光信号转化为电信号发送给计算机，计算机根据接收到的信号光强调节步进电机的位置，进而调节非线性晶体的位置，使经非线性晶体后的混合光束的效率最大，有效地提高了腔外激光频率变换方法的倍频效率和腔外激光频率变换系统的自动化程度，且同比腔外激光频率变换方法的倍频效率提高了10%～20%，腔外激光频率变换系统的自动化程度提高了50%。

附图说明

图1为本发明所述的腔外激光频率变换系统的原理框图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述腔外激光频率变换系统，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。