高效倍频的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108199253A(43)申请公布日2018.06.22(21)申请号201810029679.5(22)申请日2018.01.12(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人陈檬张永超(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335代理人戴凤仪(51)Int.Cl.H01S3/109(2006.01)G02F1/37(2006.01)G02B27/28(2006.01)G02B6/255(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称高效倍频的装置及方法(57)摘要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。CN108199253ACN108199253A权利要求书1/2页1.一种高效倍频的装置，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，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的高效倍频的装置，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的高效倍频的装置，其特征在于，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℃。4.如权利要求3所述的高效倍频的装置，其特征在于，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。5.如权利要求1或4所述的高效倍频的装置，其特征在于，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。6.如权利要求1所述的高效倍频的装置，其特征在于，所述光学组件还包括二分之一波片和聚焦透镜，所述二分之一波片根据选择的相位匹配为Ⅰ类相位匹配或Ⅱ类相位匹配放置在对应的倍频装置前，进行偏振态的变化；所述聚焦透镜对应放置在所述倍频装置前的光路上，所述聚焦透镜上镀有与基频光波段相一致的增透膜。7.如权利要求1所述的高效倍频的装置，其特征在于，当所述倍频光经偏振合束方法进行合束时：所有所述倍频光经扩束镜组、偏振分光棱镜后再经耦合透镜组耦合进几根光纤中，再将几根光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。8.如权利要求7所述的高效倍频的装置，其特征在于，当所述倍频光经光纤熔接方法进行合束时：每一所述倍频光经耦合透镜组耦合进对应的光纤中，再将所有光纤通过光纤熔接头熔接为一根光纤进行倍频光合束后从一个出射光出口输出。9.如权利要求8所述的高效倍频的装置，其特征在于，所述扩束镜组包括一个输入的平凹透镜和一个输出的平凸透镜，所述扩束镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增2CN108199253A权利要求书2/2页透膜；所述耦合透镜组包括一个输入的双凸透镜和一个输出的平凸透镜，所述耦合透镜组的两个透镜均镀有与倍频光波段相一致的增透膜。10.一种高效倍频的方法，其特征在于，选用的倍频装置数量为4个，采用的合束方法为偏振合束方法；包括：入射基