一种多程多倍频装置的制作方法

1.本公开涉及激光倍频技术领域，尤其涉及一种多程多倍频装置。


背景技术：

2.随着激光技术的迅速发展，各种新型激光器应运而出，尽管如此，仍然不能满足科研和应用中对一些特定波长激光的需求。现在广泛应用的掺稀土离子全固态激光器，一般只能获得几个波长或特定带宽可调谐的激光输出。非线性光学频率变换是获得新型波长激光的一种重要手段。目前普通的倍频激光器由于结构简单，一次倍频产生的二次谐波倍频光和二次谐波产生的四倍频光转换效率普遍较低，是非线性光学变换领域的难点，有待深入的研究。尤其目前短波长的紫外激光主要是通过多次倍频来实现。
3.目前四次谐波激光主要通过腔外一次倍频技术和多次反射倍频技术产生。其中腔外一次倍频技术即输出的二次谐波通过一个聚焦系统到四倍频晶体或采用大功率的基频光依次经过倍频晶体的技术路线获得四次谐波。其特点是二次谐波聚焦后功率密度大，易引起晶体表面损耗，只经过一次转换，效率极低。
4.针对多次反射倍频技术，分别对基频光和二次谐波在二倍频晶体和四倍频晶体上来回往返倍频，输出四次谐波，能够极大地提高倍频转换效率。
5.中国实用新型专利号cn100421346c，名称为“四次谐波固体激光产生方法”的实用新型公开了一种四次谐波产生放大的方案。其采用二次谐波腔内—腔外多次反射方法来提高倍频效率。但该技术对偏振有严格要求，只对p光的基频光进行倍频，极大的浪费了基频光。中国实用新型专利号cn104810718b，名称为“nd:ylf激光四倍频装置及调试方法”的实用新型公开了一种由温度控制四倍频晶体的温度来实现高效倍频的技术，其二倍频和四倍频都采用单程倍频的方式，未对基频光、二次谐波光多次利用，倍频效率较低。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种多程多倍频装置，用于解决现有激光二倍频和四倍频都采用单程倍频的方式，未对基频光、二次谐波光多次利用，倍频效率较低的问题。本实用新型实施例提供多程多倍频装置。所述技术方案如下：
7.根据本公开实施例的第一方面，提供一种多程多倍频装置，所述多程多倍频装置包括：激光器，第一二向色分光镜，多程二倍频装置，多程四倍频装置；
8.所述激光器用于产生基频光；
9.所述第一二向色分光镜设置于所述激光器的出射光路上，所述第一二向色分光镜用于使所述基频光透过自身进入所述多程二倍频装置进行倍频，还用于将来自于所述多程二倍频装置的未倍频的基频光重新反射回所述多程二倍频装置进行倍频；
10.所述多程二倍频装置设置于所述第一二向色分光镜的出射光路上，所述多程二倍频装置用于对所述基频光进行多程二倍频，使已倍频的二倍频光沿着光路方向出射，还用于将未倍频的基频光反射回所述第一二向色分光镜；
11.所述多程四倍频装置设置于所述多程二倍频装置的出射光路上，所述多程四倍频装置用于对所述多程二倍频装置出射的二倍频光进行多程四倍频，使已倍频的四倍频光沿着光路方向出射，还用于将未再次倍频的二倍频光反射回所述多程二倍频装置。
12.本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术提供的方案中，通过对激光器产生的基频光进行多程倍频得到二倍频光，同时再对二倍频光进行多程倍频得到四倍频光，在二倍频和四倍频过程中，对未成功倍频的基频光、二次谐波光多次利用，能够提高基频光的利用率，并提高二倍频效率和四倍频效率，有利于提高四倍频晶体产生四次谐波激光的转化率。
13.在一个实施例中，所述多程二倍频装置包括二倍频晶体，第二二向色分光镜和第一全反射镜；
14.所述二倍频晶体设置于所述第一二向色分光镜的出射光路上，所述二倍频晶体用于对所述基频光进行二倍频；
15.所述第二二向色分光镜设置于所述二倍频晶体的出射光路上，且所述第二二向色分光镜的入射面与所述二倍频晶体的出射面成45
°
夹角；所述第二二向色分光镜的入射面镀基频光高反膜及二倍频光高透膜，出射面镀二倍频光高透膜；
16.所述第一全反射镜设置于所述第二二向色分光镜的反射光路上，所述第一全反射镜的入射面与所述第二二向色分光镜的入射面成45
°
夹角。
17.在一个实施例中，所述多程四倍频装置包括：四倍频晶体、第三二向色分光镜和第二全反射镜；
18.所述四倍频晶体设置于所述第二二向色分光镜的透射光路上，所述四倍频晶体用于对所述二倍频光进行再次倍频，以得到四倍频光；
19.所述第三二向色分光镜设置于所述四倍频晶体的出射光路上，且所述第三二向色分光镜的入射面与所述四倍频晶体的出射面成45
°
夹角；所述第三二向色分光镜的入射面镀二倍频光高反膜及四倍频光高透膜，出射面镀四倍频光高透膜；
20.所述第二全反射镜设置于所述第三二向色分光镜的反射光路上，所述第二全反射镜的入射面与所述第三二向色分光镜的入射面成45
°
夹角。
21.在一个实施例中，所述第一二向色分光镜的入射面镀基频光高透膜，出射面镀基频光和二倍频光高反膜。
22.在一个实施例中，所述基频光波长为1064nm，所述二倍频光波长为532nm，所述四倍频光波长为266nm。
23.在一个实施例中，所述二倍频晶体包括但并不限于bbo、ktp晶体。
24.在一个实施例中，所述四倍频晶体包括但并不限于clbo、bbo晶体。
25.在一个实施例中，所述多程多倍频装置还包括：多程八倍频装置，设置于所述多程四倍频装置的出射光路上，所述多程八倍频装置用于对所述多程四倍频装置出射的四倍频光进行多程八倍频，使已倍频的八倍频光沿着光路方向出射，还用于将未倍频的四倍频光反射回所述多程四倍频装置。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
27.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
28.图1是本实用新型实施例一示出的多程多倍频装置的结构示意图。
29.图2是本实用新型实施例二示出的多程多倍频装置的结构示意图。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.本公开实施例提供一种多程多倍频装置，如图1所示，该多程多倍频装置包括：激光器1，第一二向色分光镜2，多程二倍频装置9，多程四倍频装置10。
32.其中，激光器1用于产生基频光。
33.第一二向色分光镜2设置于激光器1的出射光路上，第一二向色分光镜2用于使基频光透过自身进入多程二倍频装置9进行倍频，还用于将来自于多程二倍频装置9的未倍频的基频光重新反射回多程二倍频装置9进行倍频。优选地，第一二向色分光镜2的入射面镀基频光高透膜，出射面镀基频光和二倍频光高反膜。
34.多程二倍频装置9设置于第一二向色分光镜2的出射光路上，多程二倍频装置9用于对基频光进行多程二倍频，使已倍频的二倍频光沿着光路方向出射，还用于将未倍频的基频光反射回第一二向色分光镜2。
35.多程四倍频装置10设置于多程二倍频装置9的出射光路上，多程四倍频装置10用于对多程二倍频装置9出射的二倍频光进行多程四倍频，使已倍频的四倍频光沿着光路方向出射，还用于将未再次倍频的二倍频光反射回多程二倍频装置9。
36.示例的，所述基频光波长为1064nm，所述二倍频光波长为532nm，所述四倍频光波长为266nm。
37.图1所示实施例中，通过对激光器产生的基频光进行多程倍频得到二倍频光，同时再对二倍频光进行多程倍频得到四倍频光，在二倍频和四倍频过程中，对未成功倍频的基频光、二次谐波光多次利用，能够提高基频光的利用率，并提高二倍频效率和四倍频效率，有利于提高四倍频晶体产生四次谐波激光的转化率。
38.在一个实施例中，如图2所示，多程二倍频装置9包括二倍频晶体3，第二二向色分光镜4和第一全反射镜5。其中，二倍频晶体3设置于第一二向色分光镜2的出射光路上，二倍频晶体3用于对基频光进行二倍频。第二二向色分光镜4呈45
°
设置于二倍频晶体3的出射光路上，即第二二向色分光镜4的入射面与二倍频晶体3的出射面成45
°
夹角；第一全反射镜5设置于第二二向色分光镜4的反射光路上，第一全反射镜5的入射面与第二二向色分光镜4的入射面成45
°
夹角。优选地，第二二向色分光镜4的入射面镀基频光高反膜及二倍频光高透膜，出射面镀二倍频光高透膜。
39.图2中多程二倍频装置9的工作原理为：
40.由于第一二向色分光镜2的入射面镀基频光高透膜，出射面镀基频光和二倍频光
高反膜，激光器1发出的基频光通过第一二向色分光镜2后，经二倍频晶体3倍频，二倍频晶体3的出射光入射到第二二向色分光镜4上，由于第二二向色分光镜4的入射面镀基频光高反膜及二倍频光高透膜，出射面镀二倍频光高透膜，因此第二二向色分光镜4将入射光中的四倍频光出射，并将未被倍频的基频光反射到第一全反射镜5上，第一全反射镜5再将基频光反射回第二二向色分光镜4，该基频光再经过第二二向色分光镜4反射后，经过二倍频晶体3到达第一二向色分光镜2的出射面，最终被第一二向色分光镜2的出射面再次反射，由此，未被倍频的基频光在第一二向色分光镜2、二倍频晶体3和第一全反射镜5之间来回往返，实现多程倍频，以实现二倍频较高的转换效率。
41.示例的，二倍频晶体3为ktp或bbo晶体。
42.在一个实施例中，如图2所示，多程四倍频装置包括：四倍频晶体6、第三二向色分光镜7和第二全反射镜8。
43.其中，四倍频晶体6设置于第二二向色分光镜4的透射光路上，四倍频晶体6用于对二倍频光进行再次倍频，以得到四倍频光。第三二向色分光镜7呈45
°
设置于四倍频晶体6的出射光路上，即第三二向色分光镜7的入射面与四倍频晶体6的出射面成45
°
夹角；第二全反射镜8设置于第三二向色分光镜7的反射光路上，第二全反射镜8的入射面与第三二向色分光镜7的入射面成45
°
夹角。优选地，第三二向色分光镜7的入射面镀二倍频光高反膜及四倍频光高透膜，出射面镀四倍频光高透膜。
44.图2中多程四倍频装置10的工作原理为：多程二倍频装置9产生的二倍频光从第二二向色分光镜4出射后经过四倍频晶体6进行再次倍频，四倍频晶体6的出射光入射到第三二向色分光镜7上，由于第三二向色分光镜7的入射面镀二倍频光高反膜及四倍频光高透膜，出射面镀四倍频光高透膜，因此此时第三二向色分光镜7的入射光中，四倍频光直接出射，未被四倍频晶体6倍频的二倍频光经过第三二向色分光镜7反射后，入射到第二全反射镜8上再被反射回多程四倍频装置10和多程二倍频装置9，具体地，第二全反射镜8反射的二倍频光先经过第三二向色分光镜7反射后，依次经过四倍频晶体6、第二二向色分光镜4(由于第二二向色分光镜4两面均镀有二倍频光高透膜)、二倍频晶体3后，再被镀有二倍频光高反膜的第一二向色分光镜2反射回多程四倍频装置10中进行多程倍频，再次倍频后经第三二向色分光镜7输出四倍频光，即未被倍频的二倍频光在第一二向色分光镜2和第二全反射镜8之间来回往返，实现多程四倍频，进一步提高了四倍频的转换效率。
45.示例的，四倍频晶体6为clbo或bbo晶体。
46.在一可选实施例中，本实用新型所提供的的多程多倍频装置还可包括：多程八倍频装置，设置于多程四倍频装置10的出射光路上，多程八倍频装置用于对多程四倍频装置10出射的四倍频光进行再次倍频，以得到八倍频光。类似于上述二倍频装置和四倍频装置，所述八倍频装置可以包括八倍频晶体、第三二向色45
°
分光镜和第三全反射镜。其中，八倍频晶体设置于第三二向色45
°
分光镜的出射光路上，八倍频晶体用于对来自四倍频装置的四倍频光进行再次倍频，以得到八倍频光，第三二向色45
°
分光镜设置于八倍频晶体的出射光路上，且第三二向色45
°
分光镜的入射面与八倍频晶体的出射面成45
°
夹角；第三二向色45
°
分光镜的入射面镀四倍频光高反膜及八倍频光高透膜，出射面镀八倍频光高透膜。第三全反射镜设置于第三二向色45
°
分光镜的反射光路上，第三全反射镜的入射面与第三二向色45
°
分光镜的入射面成45
°
夹角。本实施例所述的具有八倍频装置的工作原理和上述四倍
频装置的工作原理类似，本领域技术人员可以根据本实用新型前述实施例的实用新型思想对其进行进一步的变形，以实现所需要的多程多倍频，此处不再赘述。
47.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
48.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。