[发明专利]高效倍频的装置及方法

说明书

本发明公开了高效倍频的装置及方法，包括箱体及位于箱体内的光学组件，箱体上设有入射光进口和出射光出口，光学组件包括以光线传播方向依次放置的光束准直装置、缩束镜组和多个倍频装置；倍频装置由通水热沉或温控炉进行温度控制，相邻两倍频装置之间设有分光镜，分光镜将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光，基频光进入下一倍频装置中，所有倍频光经偏振合束方法或光纤熔接方法进行合束后从一个出射光出口输出，或所有倍频光未经合束后从多个出射光出口输出。本发明可充分利用基频光的能量，获得较高功率的倍频光输出，避免了由于高功率固体激光倍频中由于热致双折射造成的退偏导致能量利用率不高和倍频晶体的损伤问题。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及高效倍频的装置及方法。

背景技术

高功率固体激光频率转换技术是扩展激光器输出波长范围的有效途径之一。频率转换过程中存在的自相位调制、交叉相位调制、群速度失配、群速度色散等均对倍频转换效率存在较大的影响。因此，寻求提高倍频转换效率的方法具有重要的应用价值。

在高功率固体激光器中，由于晶体的热致双折射效应导致输出激光的偏振态退化严重，并且由于高功率固体激光倍频效率不高而导致不能充分利用基频光功率，这些因素严重限制了倍频光输出功率的整体提升。

现有的提高倍频转换效率的方法，采用倍频放大器提高倍频转换效率。利用第一块晶体产生较弱的倍频光，较弱的倍频光作为种子光通过第二块倍频晶体，以达到将倍频种子光放大的效果，从而提高整体的倍频效率。但是由于倍频光通过放大晶体被放大的同时，有部分倍频光又转化成为基频光，所以这种倍频放大效果在实验上很难达到。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供高效倍频的装置及方法，在每个倍频装置后面放置分光镜将基频光和倍频光分开，再利用偏振合束或者光纤熔接的方法将几束倍频光进行合束，或者直接将倍频光多光路输出；该倍频装置有效利用了基频光功率，实现了较高的倍频转换效率。

为实现上述目的，本发明提供一种高效倍频的装置，包括箱体及位于所述箱体内的光学组件，所述箱体上设有入射光进口和出射光出口，所述光学组件包括以光线传播方向依次放置的光束准直装置、缩束镜组和多个倍频装置；

所述倍频装置由通水热沉或温控炉进行温度控制，相邻两所述倍频装置之间设有分光镜，所述分光镜将上一倍频装置产生的混有基频光的倍频光分为基频光和倍频光，基频光进入下一倍频装置中，所有倍频光经偏振合束方法或光纤熔接方法进行合束后从一个出射光出口输出，或所有倍频光未经合束后从多个出射光出口输出。

作为本发明的进一步改进，所述光束准直装置由两个小孔光阑组成，所述入射光进口与两个所述小孔光阑位于同一直线上；所述缩束镜组包括一个输入的平凸透镜和一个输出的平凹透镜，所述缩束镜组的两个透镜均镀有与基频光波段相一致的增透膜。

作为本发明的进一步改进，所述倍频装置包括倍频晶体、温控热沉、控温水箱和温控炉，所述倍频晶体安装在所述温控热沉上，所述温控热沉安装在热沉固定支架上，所述控温水箱与所述温控热沉构成具有水循环通路的通水热沉，所述温控炉与所述温控热沉相连；

当所述倍频装置进行角度相位匹配时，使用所述控温水箱与温控热沉构成的通水热沉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃；

当所述倍频装置进行温度相位匹配时，使用所述温控炉控制所述倍频晶体的温度，控温精度为±0.1℃。

作为本发明的进一步改进，所述倍频晶体的两个端面均镀有与基频光波段和倍频光波段相一致的增透膜，所述分光镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜和与倍频光波段相一致的全反膜。

作为本发明的进一步改进，最末端的倍频装置的后方设有所述分光镜，当分光镜分束的基频光功率低于0.5w时，无需对低于0.5w的基频光进行倍频。