CN101471530A - 一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：采用两块相互独立的激光材料产生两束基频光，将偏振方向相差90°的两束光，经偏振耦合镜耦合后，产生二次谐振波。本发明由于采用两块激光材料产生基频光，因此能提供更高功率的基频光，以产生高功率、高转换效率的倍频光。同时本发明设置了两路基频光，因此可以分别对两路基频光分别调Q和整形，有效减少了光学器件的损伤。本发明可以用于腔外倍频和腔内倍频，可以采用I类相位匹配和II类相位匹配。
Description
技术领域
本发明涉及一种产生二次谐波的方法，特别是关于一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法。
背景技术
全固态倍频激光器是产生绿光的一种重要方式，可用于大功率绿光加工，光电对抗，以及可调谐激光器的泵浦源，在工业加工，激光医疗等方面得到了广泛应用。常见的全固态倍频激光器采用一块激光材料，或两个串连的激光材料共用一个基波谐振腔，来产生激光基波谐振。在腔内或腔外适当位置放置另一个按照相位匹配方向切割的非线性材料，进行非线性倍频变换，产生倍频绿光输出。由于在大功率工作状态下严重的热效应，以及激光材料和调Q器件的损伤问题，这种使用单个基波腔谐振产生的基波功率有限，从而限制了倍频效率和输出功率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可实现高倍频转换效率和高输出功率的产生激光二次谐波的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：采用两块相互独立的激光材料产生两束基频光，将偏振方向相差90°的两束光，经偏振耦合镜耦合后，产生二次谐振波。
其中一块所述激光材料发出的一束“P”偏振态基频光，另一块所述激光材料发出一束“S”偏振态基频光，两束所述基频光通过所述偏振耦合镜耦合后，再通过一非线性材料单程倍频。
其中一块所述激光材料发出的一束“P”偏振态基频光，另一块所述激光材料发出一束“S”偏振态基频光，两束所述基频光通过所述偏振耦合镜耦合后，再通过一非线性材料和反射镜双程倍频。
两块所述激光材料，分别采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
将两块所述激光材料分别发出的一束基频光经过一共用的半透半反镜输出，经两块分别独立设置的非线性材料倍频后，将其中一束倍频光的偏振方向改变90°，与另一束倍频光经偏振耦合镜耦合。
所述偏振耦合镜为一个对“S”偏振光高反、对“P”偏振光高透的布儒斯特角偏振耦合镜。
所述非线性材料按照I类相位匹配角切割。
所述非线性材料按照II类相位匹配角切割。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用两块激光材料产生基频光，因此能提供更高功率的基频光，以产生高功率、高转换效率的倍频光。2、本发明设置了两路基频光，因此可以分别对两路基频光分别调Q和整形，有效减少了光学器件的损伤。
附图说明
图1是本发明应用于腔外倍频、II类相位匹配的原理示意图；
图2是本发明应用于腔内倍频、II类相位匹配的原理示意图；
图3是本发明应用于腔外倍频、I类相位匹配的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：
如图1所示，LM1和LM2都是Nd:YAG激光材料，用以产生1064nm的基频光，前者产生激光为“P”偏振态，后者为“S”偏振态。腔镜M1、M2组成LM1的激光谐振腔，腔镜M3、M4组成LM2的激光谐振腔。腔镜M1、M3对波长为1064nm的基频光全反射，腔镜M2、M4对波长为1064nm的基频光输出透过率为10％。反射镜M5按照布儒斯特角放置，对LM1产生的“P”光高透射，对LM2产生的“S”光高反射，两束基频光分别被透射、反射后，叠加在一起，通过非线性材料NLC(在这里是按照II类相位匹配角切割的KTP材料)产生532nm的倍频激光输出。
实施例2：
如图2所示，腔镜M1、M3、M4、M5构成第一支基波谐振腔，腔镜M2、M3、M4、M5构成第二支基波谐振腔。LM1和LM2都是Nd：YAG激光材料，分别产生“P”偏振态、“S”偏振态的1064nm基频激光。两路基频光通过按照布儒斯特角放置的偏振耦合镜M3后交叠在一起，被腔镜M4(对1064nm光高反射，对532nm光高透射)反射后共同通过非线性材料NLC(按照II类相位匹配角切割的KTP材料)，产生532nm的倍频光，并与余下的基频光一起被腔镜M5反射，再次通过NLC，基频光继续转化成倍频光；最后，双程倍频产生的532nm倍频光都通过腔镜M4输出，而剩余基频光被M4反射回各自相应的激光材料，继续放大和振荡。
实施例3：
如图3所示，腔镜M1、M2和激光材料LM1(如Nd:YAG)构成第一支基频光谐振腔，腔镜M3、M4和激光材料LM2构成第二支基频光谐振腔，腔镜M2、M3分别为两支基频光的输出境。半透半反镜M5对基频激光的反射率、透射率都是50％，M6、M8是全反射镜，M7是偏振耦合镜，NLC1和NLC2都是按照I类相位匹配角切割的非线性材料(如LBO)，WP是倍频光(这里是532nm光)的1/2波片。两支1064nm基频光通过M5后各自有50％的光被反射，50％的光被透射，成为两支同等的基频光，通过非线性材料NLC1后产生的倍频光(“P”偏振态)被全反射镜M6反射，被偏振耦合镜M7透射输出，而通过非线性材料NLC2后产生的倍频光被全反射镜M8反射，再被倍频光的1/2玻片WP将偏振方向改变90度，变成“S”偏振态，被偏振耦合镜M7反射输出。
上述实施例1、实施例2中，控制两束基波的偏振方向，使之垂直的方法是：采用两块各自产生基波激光振荡的激光材料，并对其分别采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。两束基波激光通过一个对“S”偏振光高反、对“P”偏振光高透的布儒斯特角偏振耦合镜(也可用其他角度的反射镜，如45度反射镜)耦合在一起，交叠传播。
综上所述，本发明若用于外腔式II类相位匹配：如果两束基波的谐振腔是完全独立，无交叠的，那么在腔外二者通过布儒斯特角偏振耦合镜后的耦合光路上放置非线性材料，产生倍频光，和剩余的基波激光一起输出。
本发明若用于内腔式II类相位匹配：如果两束基波的谐振腔是部分独立，部分交叠的，那么在腔内二者交叠部分通过布儒斯特角偏振耦合镜使二者耦合，然后通过非线性材料，来回产生倍频光，并通过二向色镜将倍频光透射输出，将基波激光反射，使之继续在腔内振荡。
本发明若用于外腔式I类相位匹配，包括使用两个相互独立，各自产生基波激光振荡的激光腔，二者产生激光的偏振方向一致，通过一个反射率和透射率各为50％的反射镜耦合成两支同等的基频光，各自经过一个按照I类相位匹配角切割的非线性倍频材料，倍频产生的倍频光通过一个1/2玻片和一个偏振耦合镜耦合后输出。
同样，本发明也可用于内腔式I类相位匹配，比如将实施例3中的腔镜2、3去掉，在耦合输出端增加一腔镜即成。
本发明采用的两块激光材料，可以是Nd:YAG，Nd:YV04，Nd:YLF等材料。非线性材料可以是KTP，KDP，LBO，CLBO等材料。
Claims (11)
1、一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：采用两块相互独立的激光材料产生两束基频光，将偏振方向相差90°的两束光，经偏振耦合镜耦合后，产生二次谐振波。
2、如权利要求1所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：其中一块所述激光材料发出一束“P”偏振态基频光，另一块所述激光材料发出一束“S”偏振态基频光，两束所述基频光通过所述偏振耦合镜耦合后，再通过一非线性材料单程倍频。
3、如权利要求2所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：两块所述激光材料，分别采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
4、如权利要求1所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：其中一块所述激光材料发出一束“P”偏振态基频光，另一块所述激光材料发出一束“S”偏振态基频光，两束所述基频光通过所述偏振耦合镜耦合后，再通过一非线性材料和反射镜双程倍频。
5、如权利要求4所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：两块所述激光材料，分别采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
6、如权利要求1所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：将两块所述激光材料分别发出的一束基频光经过一共用的半透半反镜输出，经两块分别独立设置的非线性材料倍频后，将其中一束倍频光的偏振方向改变90°，与另一束倍频光经偏振耦合镜耦合。
7、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：所述偏振耦合镜为一个对“S”偏振光高反、对“P”偏振光高透的布儒斯特角偏振耦合镜。
8、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：所述非线性材料按照I类相位匹配角切割。
9、如权利要求7所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：所述非线性材料按照I类相位匹配角切割。
10、如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：所述非线性材料按照II类相位匹配角切割。
11、如权利要求7所述的一种采用固体激光器产生激光二次谐波的方法，其特征在于：所述非线性材料按照II类相位匹配角切割。
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| CN101916958A (zh) * | 2010-08-25 | 2010-12-15 | 核工业理化工程研究院 | 一种固体激光器倍频晶体的恒温控制装置 |
| CN108711731A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-10-26 | 深圳市格镭激光科技有限公司 | 一种双端泵浦偏振合成腔内倍频高功率绿光激光器 |
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2007
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