申请/专利权人：中国科学技术大学

申请日：2019-09-29

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN110571639B

主分类号：H01S3/108

分类号：H01S3/108;H01S3/102;H01S3/10;H01S3/105

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2020.01.07#实质审查的生效;2019.12.13#公开

摘要：本公开提供了一种种子光注入的纳秒脉冲窄线宽光学参量振荡器，包括：种子光源装置，用于产生单频连续激光作为光学参量过程闲频光的种子，并对其光斑尺寸以及偏振方向和能量进行调节；泵浦激光源装置，产生光学参量过程所需的泵浦光；泵浦光控制装置，连接至泵浦激光源装置，对泵浦光的能量、偏振方向以及光斑尺寸进行调节；谐振腔装置，连接至泵浦光控制装置及种子光源装置，用于实现非线性光学转换的光能增益与反馈并形成放大振荡，最终稳定输出激光；监测控制系统，用于实时监测输出激光的波长以及实现激光波长的连续调谐。通过合理配置谐振腔结构以及种子光注入的方式，提高了能量转换效率、窄线宽脉冲激光输出稳定性和输出激光波长调谐性能。

主权项：1.一种种子光注入的纳秒脉冲窄线宽光学参量振荡器，其特征在于，包括：种子光源装置100，用于产生单频连续激光作为光学参量过程闲频光的种子，并对其光斑尺寸以及偏振方向和能量进行调节；泵浦激光源装置200，用于产生光学参量过程所需的泵浦光；泵浦光控制装置300，连接至所述泵浦激光源装置200，用于对泵浦光的能量、偏振方向以及光斑尺寸进行调节；谐振腔装置400，连接至所述泵浦光控制装置300及种子光源装置100，用于实现非线性光学转换的光能增益与反馈并形成放大振荡，最终稳定输出激光，所述谐振腔装置400包括输出耦合镜401、偏振分束立方体402、双色镜403、非线性光学晶体404及高反射率腔镜405；监测控制系统500，用于实时监测输出激光的波长以及实现激光波长的连续调谐；其中，所述种子光源装置100沿光路方向依次包括低功率单频连续光种子激光器101、准直透镜102、第一种子激光半波片1031、光源偏振分束立方体105及第二种子激光半波片1032，且所述第一种子激光半波片1031和第二种子激光半波片1032可旋转，其中，所述种子激光器101用于产生低功率单频连续激光作为光学参量过程闲频光的种子；所述准直透镜102用于准直种子激光器101产生的单频连续激光，并调节其光斑尺寸；所述第一种子激光半波片1031、第二种子激光半波片1032用于旋转种子激光的线偏振方向；所述光源偏振分束立方体105用于将种子激光的水平偏振成分和竖直偏振成分分开，并将种子激光的水平偏振成分发送至第二种子激光半波片1032；其中，所述泵浦光控制装置300沿光路方向依次包括第一泵浦光半波片3021、泵浦光偏振分束立方体303、第二泵浦光半波片3022、第一光路校准光阑3051、透镜306和第二光路校准光阑3052，且所述第一泵浦光半波片3021和第二泵浦光半波片3022可旋转，从第二光路校准光阑3052出射的泵浦光通过第一双色镜4031导入谐振腔装置400，所述第一泵浦光半波片3021、第二泵浦光半波片3022用于旋转泵浦光的线偏振方向；所述泵浦光偏振分束立方体303用于将泵浦光的水平偏振成分和竖直偏振成分分开，并将泵浦光的水平偏振成分发送至第二泵浦光半波片3022；所述第一光路校准光阑3051、第二光路校准光阑3052用于校准泵浦光路；所述透镜306用于调节泵浦光的光斑尺寸；其中，所述谐振腔装置400中所述偏振分束立方体402包括第一偏振分束立方体4021和第二偏振分束立方体4022，所述双色镜403包括第一双色镜4031和第二双色镜4032，所述输出耦合镜401、第一偏振分束立方体4021、第一双色镜4031、非线性光学晶体404、第二双色镜4032、第二偏振分束立方体4022及高反射率腔镜405依次连接；所述第一偏振分束立方体4021用于接收种子光源装置100导出的低功率单频连续种子激光，并将其导出至第一双色镜；所述第一双色镜4031用于接收第一偏振分束立方体4021导出的种子光以及泵浦光控制装置300导出的泵浦光，并将种子光和泵浦光导出至非线性光学晶体404；所述非线性光学晶体404用于接收第一双色镜4031导出的泵浦光和种子光并实现非线性光学转换生成信号光和闲频光，并将剩余泵浦光、种子光、信号光以及闲频光导出至第二双色镜4032；第二双色镜4032将剩余泵浦光反射并导出至激光能量收集器304，并将剩余种子光以及信号光和闲频光透射并导出至第二偏振分束立方体4022；所述第二偏振分束立方体4022将闲频光和剩余种子光导出至闲频光种子高反射镜504，并将信号光导出至高反射率腔镜405；所述高反射率腔镜405用于接收第二偏振分束立方体4022导出的信号光并将其沿原光路反射回第一双色镜4031，第一双色镜4031将返回的信号光导出至第一偏振分束立方体4021，第一偏振分束立方体4021将返回的信号光导出至输出耦合镜401；所述输出耦合镜401为信号光部分反射镜，将部分信号光透射导出，并将剩余信号光沿原光路反射回高反射率腔镜405形成放大振荡；所述谐振腔装置400还包括电动旋转系统406，用于承载非线性光学晶体404，并带动非线性光学晶体404旋转，实现输出激光的波长调谐。

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