单纵模光参量振荡放大器及其自动锁定方法.pdf

《单纵模光参量振荡放大器及其自动锁定方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单纵模光参量振荡放大器及其自动锁定方法.pdf（13页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103513490 A (43)申请公布日 2014.01.15 CN 103513490 A (21)申请号 201210208782.9 (22)申请日 2012.06.21 G02F 1/39(2006.01) H01S 3/098(2006.01) H01S 3/09(2006.01) H01S 3/091(2006.01) (71)申请人 中国科学院大连化学物理研究所 地址 116023 辽宁省大连市中山路 457 号 (72)发明人 肖春雷 汪涛 杨天罡 戴东旭 杨学明 (74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 21002 代理人 许宗富 (5。

2、4) 发明名称 单纵模光参量振荡放大器及其自动锁定方法 (57) 摘要 本发明提供一种单纵模极窄带宽的超稳频可 调谐高效率光参量振荡 - 放大器。该光参量激 光器采用带种子光注入的固体激光器泵浦， 振荡 级使用环形腔结构设计， 有连续稳定单纵模种子 光注入， 并且用程序自动控制腔长锁模 ； 该光参 量激光器可以输出单纵模 （带宽 200MHz）的激 光， 能量转化效率最高接近 40%， 输出波长可覆盖 430-3500nm（受种子光波长范围限制） 范围， 利用 程序控制自反馈系统可实现激光器波长的稳定和 种子光不跳模极限内的波长连续扫描。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6。

3、 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103513490 A CN 103513490 A 1/2 页 2 1. 一种单纵模光参量振荡放大器， 其特征在于， 在光路系统中包括 ： 泵浦光半波片 1 ： 对应泵浦光波长， 将入射的泵浦光调节至与非线性晶体匹配的偏振 ； 缩束透镜对 ： 由一个凸透镜和一个凹透镜组成， 调节泵浦光大小至适合使用的非线性 晶体的尺寸 ； 分束镜 ： 把缩束透镜对透射的光束分成两部分， 一部分用以供 OPO 使用， 另一部分供 OPA 使用 ； 环形腔 ： 输入供 。

4、OPO 使用的这部分泵浦光， 包括四个镜子 M1， M2， M3， M4， 镜子之间有非 线性晶体， 由步进马达控制， 产生信号光和闲散光， 信号光在环形腔中不断放大输出 ； 楔形镜 ： 透过大部分环形腔输出的信号光， 反射出微量至光电探测器中供控制系统使 用 ； 半导体二极管激光器 ： 在中央电脑的控制下输出连续种子光 ； 一维整形棱镜对 ： 对连续种子光进行整形， 整形后的种子光通过高反镜反馈给镜子 M2 ； 输出光半波片 ： 对应信号光波长， 改变输出的信号光的偏振 ； 泵浦光半波片 2 ： 接收供 OPA 使用的泵浦光， 改变这部分光的偏振， 并通过一组高反镜 透射到合束镜 ； 合束镜。

5、 ： 使信号光和之前供 OPA 使用的泵浦光重合到一起 ； 非线性晶体组 ： 由多个非线性晶体构成， 每个非线性晶体由一个步进马达控制， 通过调 整非线性晶体的角度来实现信号光的光参量放大 ； 在控制系统中包括 ： 压电陶瓷 ： 置于镜子M4背面， 通过压电陶瓷的电压控制镜子M4的进退以控制环形腔的 腔长 ； 中央电脑 ： 用以对压电陶瓷进行自锁反馈控制 ； 电压放大器 ： 对中央电脑输出给压电陶瓷的电压信号进行放大 ； 延时产生器 ： 产生脉冲以触发中央电脑。 2. 根据权利要求 1 所述的单纵模光参量振荡放大器， 其特征在于， 所述入射的泵浦光 由带种子注入的固体激光器输出。 3. 根据权。

6、利要求 1 所述的单纵模光参量振荡放大器， 其特征在于， 所述环形腔的镜子 M1 输入供 OPO 使用的这部分泵浦光， 透射到镜子 M1 和镜子 M2 之间的非线性晶体 1 上 ； 非 线性晶体1由步进马达1控制， 产生信号光和闲散光 ； 镜子M2反射泵浦光和部分信号光、 闲 散光到镜子 M2 和镜子 M3 之间的非线性晶体 2 上， 透射部分信号光、 闲散光到楔形镜上 ； 非 线性晶体 2 由步进马达 2 控制， 将泵浦光转换为信号光和闲散光 ； 镜子 M3 透射泵浦光和闲 散光， 反射信号光到镜子 M4 ； 镜子 M4 反射信号光到镜子 M1。 4. 根据权利要求 3 所述的单纵模光参量振。

7、荡放大器， 其特征在于， 所述镜子 M2 的 光学参数为 ： 入光面对泵浦光的反射率大于 99%， 透射率小于 1% ； 对信号光的反射率为 40%10%， 透射率为60%10% ； 对闲散光的反射率小于40%， 透射率大于60% ； 出光面镀信号 光的防反膜 ； 所述镜子 M1， M3， M4 的光学参数为 ： 入光面对泵浦光的反射率大于 80%， 透射率小于 20% ； 对信号光的反射率大于 99%， 透射率小于 1% ； 对闲散光的反射率小于 40%， 透射率大于 权 利 要 求 书 CN 103513490 A 2 2/2 页 3 60% ； 出光面镀泵浦光的防反膜。 5. 根据权利要。

8、求 3 所述的单纵模光参量振荡放大器， 其特征在于， 所述镜子 M3 透射的 泵浦光和闲散光由废光吸收器吸收。 6. 一种单纵模光参量振荡放大器的自动锁定方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 半导体二极管激光器输出连续种子光， 经一维整形棱镜对整形和高反镜反射， 通过环 形腔的镜子 M2 射入环形腔 ； 种子光依次经环形腔放大后， 从镜子 M2 射出经楔形镜反射后微量种子光经光电探测 器反馈至中央电脑 ； 延时产生器触发中央电脑扫描压电陶瓷电压 ； 中央电脑搜索种子光的能量最小值及相应的压电陶瓷电压， 并保存该电压值 ； 中央电脑通过电压放大器输出该电压值至压电陶瓷， 使振荡腔上压电陶瓷的长。

9、度锁定 在光电探测器反馈能量最小值的状态， 并保持若干毫秒 ； 在上述若干毫秒内， 延时产生器触发中央电脑接收泵浦光的输入， 种子光经楔形镜透 过的信号光与经 OPA 输出的泵浦光重合并经非线性晶体组输出 ； 中央电脑返回到扫描压电陶瓷电压步骤重新扫描并进行下一循环， 使压电陶瓷的振荡 腔腔长是种子光波长的整数倍。 7. 根据权利要求 6 所述的单纵模光参量振荡放大器的自动锁定方法， 其特征在于， 所 述种子光为单纵模光。 8. 根据权利要求 6 所述的单纵模光参量振荡放大器的自动锁定方法， 其特征在于， 所 述中央电脑扫描压电陶瓷电压的扫描频率与泵浦光的频率相同。 权 利 要 求 书 CN 。

10、103513490 A 3 1/6 页 4 单纵模光参量振荡放大器及其自动锁定方法 技术领域 0001 本发明涉及一种光参量激光器， 属于光电技术领域， 具体的说是一种单纵模极窄 带宽的超稳频可调谐高效率光参量振荡放大器。 背景技术 0002 自从 1960 年世界上第一台红宝石激光器问世， 50 多年来， 激光技术发展迅猛， 已 与多个学科相结合形成多个应用技术领域， 比如激光加工技术， 激光检测与计量技术， 激光 光谱分析技术， 非线性光学， 超快激光学， 激光化学， 激光雷达等。为了适应不同的需求， 激 光器也向着更高能量， 更宽覆盖波长， 更窄线宽， 更短脉宽等的方向发展。 0003 。

11、设计不同特点的激光器取决于实际研究和应用的需要。 研究分子的振动激发对化 学反应的影响实验需要窄线宽， 高峰值功率的激光。因为首先在分子束中分子振转吸线峰 很窄约为 100MHz， 这就需要单纵模激光器， 并且波长输出稳定。其次， 分子振动激发截面很 小， 例如氢气Q1支截面只有0.6910-30cm2。 因此需要激光的峰值功率足够高才能达到饱 和激发。实际上波长在 600-700nm 区域， 染料激光器是很好的选择。但问题在于， 分子束实 验需要 100MHz 左右线宽， 并且中心波长稳定的激光器。 0004 满足这一要求的商品化配置是 : 带种子光注入的 YAG 泵浦激光器 + 环形染料激。

12、光 器 （CW） + 脉冲 YAG 泵浦激光器 + 脉冲染料放大器 （Pulsed Dye Amplifier） 。这种配置能 产生 50mJ/pluse 的单纵模激光， 光斑也很好。但是成本要高很多， 系统也复杂很多 ； 并且， 需要增加另外的非线性晶体， 才能把波长从可见波段扩展到红外波段。相比之下， OPO/OPA （光参量振荡放大器） 可以直接出可见光或者红外。而且染料分子的使用寿命不长， 有剧毒， 染料激光器自发放大辐射不能完全消除， 所以这两年全固态 OPO 得到了很快的发展， 但是 目前世界上还没有同时满足如本发明一样的同时具有单纵模， 窄带宽， 超稳频， 高转化效率 的光参量激。

13、光器。 发明内容 0005 针对上述问题， 基于分子束实验需要和对国内 OPO/OPA 技术的推动， 本发明设计 了一种单纵模极窄带宽的超稳频可调谐高效率光参量振荡放大器。 0006 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是 ： 一种单纵模光参量振荡放大器， 在 光路系统中包括 ： 0007 泵浦光半波片 1 ： 对应泵浦光波长， 将入射的泵浦光调节至与非线性晶体匹配的 偏振 ； 0008 缩束透镜对 ： 由一个凸透镜和一个凹透镜组成， 调节泵浦光大小至适合使用的非 线性晶体的尺寸 ； 0009 分束镜 ： 把缩束透镜对透射的光束分成两部分， 一部分用以供 OPO 使用， 另一部分 供 OPA 。

14、使用 ； 0010 环形腔 ： 输入供 OPO 使用的这部分泵浦光， 包括四个镜子 M1， M2， M3， M4， 镜子之间 说 明 书 CN 103513490 A 4 2/6 页 5 有非线性晶体， 由步进马达控制， 产生信号光和闲散光， 信号光在环形腔中不断放大输出 ； 0011 楔形镜 ： 透过大部分环形腔输出的信号光， 反射出微量至光电探测器中供控制系 统使用 ； 0012 半导体二极管激光器 ： 在中央电脑的控制下输出连续种子光 ； 0013 一维整形棱镜对 ： 对连续种子光进行整形， 整形后的种子光通过高反镜反馈给镜 子 M2 ； 0014 输出光半波片 ： 对应信号光波长， 改。

15、变输出的信号光的偏振 ； 0015 泵浦光半波片 2 ： 接收供 OPA 使用的泵浦光， 改变这部分光的偏振， 并通过一组高 反镜透射到合束镜 ； 0016 合束镜 ： 使信号光和之前供 OPA 使用的泵浦光重合到一起 ； 0017 非线性晶体组 ： 由多个非线性晶体构成， 每个非线性晶体由一个步进马达控制， 通 过调整非线性晶体的角度来实现信号光的光参量放大 ； 0018 在控制系统中包括 ： 0019 压电陶瓷 ： 置于镜子M4背面， 通过压电陶瓷的电压控制镜子M4的进退以控制环形 腔的腔长 ； 0020 中央电脑 ： 用以对压电陶瓷进行自锁反馈控制 ； 0021 电压放大器 ： 对中央电。

16、脑输出给压电陶瓷的电压信号进行放大 ； 0022 延时产生器 ： 产生脉冲以触发中央电脑。 0023 所述入射的泵浦光由带种子注入的固体激光器输出。 0024 所述环形腔的镜子 M1 输入供 OPO 使用的这部分泵浦光， 透射到镜子 M1 和镜子 M2 之间的非线性晶体1上 ； 非线性晶体1由步进马达1控制， 产生信号光和闲散光 ； 镜子M2反 射泵浦光和部分信号光、 闲散光到镜子 M2 和镜子 M3 之间的非线性晶体 2 上， 透射部分信号 光、 闲散光到楔形镜上 ； 非线性晶体2由步进马达2控制， 将泵浦光转换为信号光和闲散光 ； 镜子 M3 透射泵浦光和闲散光， 反射信号光到镜子 M4 。

17、； 镜子 M4 反射信号光到镜子 M1。 0025 所述镜子 M2 的光学参数为 ： 入光面对泵浦光的反射率大于 99%， 透射率小于 1% ； 对信号光的反射率为 40%10%， 透射率为 60%10% ； 对闲散光的反射率小于 40%， 透射率大 于 60% ； 出光面镀信号光的防反膜 ； 0026 所述镜子 M1， M3， M4 的光学参数为 ： 入光面对泵浦光的反射率大于 80%， 透射率小 于 20% ； 对信号光的反射率大于 99%， 透射率小于 1% ； 对闲散光的反射率小于 40%， 透射率大 于 60% ； 出光面镀泵浦光的防反膜。 0027 所述镜子 M3 透射的泵浦光和闲。

18、散光由废光吸收器吸收。 0028 一种单纵模光参量振荡放大器的自动锁定方法， 包括以下步骤 ： 0029 半导体二极管激光器输出连续种子光， 经一维整形棱镜对整形和高反镜反射， 通 过环形腔的镜子 M2 射入环形腔 ； 0030 种子光依次经环形腔放大后， 从镜子 M2 射出经楔形镜反射后微量种子光经光电 探测器反馈至中央电脑 ； 0031 延时产生器触发中央电脑扫描压电陶瓷电压 ； 0032 中央电脑搜索种子光的能量最小值及相应的压电陶瓷电压， 并保存该电压值 ； 0033 中央电脑通过电压放大器输出该电压值至压电陶瓷， 使振荡腔上压电陶瓷的长度 说 明 书 CN 103513490 A 5。

19、 3/6 页 6 锁定在光电探测器反馈能量最小值的状态， 并保持若干毫秒 ； 0034 在上述若干毫秒内， 延时产生器触发中央电脑接收泵浦光的输入， 种子光经楔形 镜透过的信号光与经 OPA 输出的泵浦光重合并经非线性晶体组输出 ； 0035 中央电脑返回到扫描压电陶瓷电压步骤重新扫描并进行下一循环， 使压电陶瓷的 振荡腔腔长是种子光波长的整数倍。 0036 所述种子光为单纵模光。 0037 所述中央电脑扫描压电陶瓷电压的扫描频率与泵浦光的频率相同。 0038 本发明具有以下优点 ： 0039 1. 单模输出， 线宽非常窄， 接近傅立叶变换极限 ； 0040 2. 由于每个脉冲都是新产生的， 。

20、所以难免每次都有点不一样， 本发明有连续种子 光， 每次都和种子光一致， 使输出非常稳定 ； 0041 3. 效率高， 本发明光路设计的 OPO 本身由于有种子， 最初的增益就比没种子来的 快， 然后压制了其他不要的模， 而且腔也和种子匹配， 这都导致效率高 ； 再加上本发明集成 的 OPA 放大， 让总效率变得非常高。 附图说明 0042 图 1 是本发明的原理图 ； 0043 图 2A 是线性扫描压电陶瓷电压和光电二极管信号随之变化的示波器截图 ； 0044 图 2B 是锁腔时经历扫描、 锁定、 保持、 回复四个阶段的压电陶瓷电压和光电二极 管信号的示波器截图 ； 0045 其中， CH1。

21、（上面） 显示压电陶瓷电压变化， CH2（下面） 显示光电二极管反馈信号 ； 0046 图 3 是本发明实施例的 3D 光路图 ； 0047 其中 AP- 光阑， APP- 整形棱镜对， BD- 吸光器， CB- 合束镜， HR- 高反镜， LP- 缩束透 镜对， PB- 分束镜， PD- 光电二极管， PZT- 压电陶瓷， RS- 转台， W- 窗片， WP- 半波片， WS- 楔 形镜， -meter- 波长计探头 ； 0048 图 4 环形腔结构图 ； 0049 图 5KTA 晶体的非线性参数， 晶体沿 XZ 平面切割， 沿 Y 轴旋转 ； 0050 图 6KTA 晶体透光曲线图。 具体。

22、实施方式 0051 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。 0052 如图 1 所示， 本发明的光参量振荡放大器分为光参量振荡器 （OPO） 和光参量放大 器 （OPA） 两个模块， 有光路系统和控制系统两大部分。 0053 首先是光路系统， 在这里我们使用的是带种子注入的固体激光器的输出作为 OPO/ OPA 的泵浦光。泵浦光进入 OPO/OPA 之后首先经过一个对应泵浦光波长 （与泵浦光波长一 致） 的半波片调节至合适的偏振， 然后经过由一个凸透镜和一个凹透镜组成的缩束镜对， 用 以调节光束大小至适合 OPO 与 OPA 使用的非线性晶体的尺寸。然后再由一个分束镜把泵浦 光分成两。

23、部分， 一部分用以泵浦 OPO， 另一部分供 OPA 后来使用。供 OPO 使用的这部分泵浦 光会进入一个由四个镜子组成的环形腔， 如图在 M4 和 M1， M1 和 M2 之间会有两块非线性晶 说 明 书 CN 103513490 A 6 4/6 页 7 体， 他们都是按照适合最终输出波长的切割角切割的， 当泵浦光经过非线性晶体时， 由于非 线性效应， 泵浦光会产生信号光和闲散光。该环形腔的 4 块镜子是特殊设计的， 分为两类， M2 是一类， M1、 M3 和 M4 是另一类， 它们的参数如下表所示 ： 0054 表 1.M2 输出耦合镜光学参数 0055 0056 表 2.M1、 M3 。

24、和 M4 的光学参数 0057 0058 当泵浦光进入环形腔后， 调节用步进马达控制的非线性晶体的转角使得 OPO 产生 所需波长的信号光， 信号光在环形腔中经过不断放大输出。同时这套系统中还提供连续的 种子激光， 它是由半导体二极管激光器产生， 经过棱镜对整形之后注入这个环腔的， 在腔内 它的光路和信号光必须重合。信号光在过 M2 之后会遇到一个楔形镜， 这个镜会反射微量的 信号光至光电探测器中供控制系统使用。 过楔形镜之后用一个对应信号光波长的半波片来 改变 OPO 输出的信号光的偏振， 然后通过一个合束镜使信号光和之前供 OPA 使用的泵浦光 重合到一起。 然后泵浦光和信号光一起经过由步。

25、进马达控制的非线性晶体 （图中是两级， 可 根据实际需求加至更多级） ， 调整非线性晶体的角度来实现信号光的光参量放大。这里需要 注意的是， 当泵浦光经过分束镜之后会遇到一个对应于泵浦光的半波片， 这个可以配合信 号光的半波片以及 OPA 的两个非线性晶体一起沿光的传播方向转动， 来优化最终 OPA输出 光的光束质量。 0059 然后是控制系统。如图 1 中的 OPO 的环形腔的 M4 镜片是安装在一个带压电陶瓷 的底座上的， 可以控制加在压电陶瓷上的电压来控制 M4 的进退， 进而控制环形腔的腔长。 在这套系统中， 我们用的泵浦光是纳秒脉冲激光 , 脉宽一般约 10ns， 在 m 毫秒 （取。

26、决于泵 浦光激光频率） 内只有 10ns 左右有泵浦光， 其他时间只有由半导体激光器产生的种子光。 OPO 系统的设计要实现单纵模输出， 就要有一个稳定的伺服系统保证可以补偿光学、 机械、 热等外界因素引起的波动。当谐振腔长是注入种子光波长整数倍的时候， 种子光的注入才 是有效的。如果不是精确匹配会影响出光的效率和模式， 而且为了可以单纵模连续扫描波 长， 也需要一个反馈的伺服系统可以保证腔长随之移动。锁腔我们采用的是能量最低点方 法， 在这套 OPO 运行过程中， 我们不断用找电脑扫描压电陶瓷的电压， 使得腔长随之扫描， 我们可以从光电二极管里监测连续的种子光经过谐振腔振荡后输出的信号， 如。

27、图 2A 所示， 是我们在扫压电陶瓷电压时， 示波器记录的光电二极管读出的信号， 实验上已经证实这些 说 明 书 CN 103513490 A 7 5/6 页 8 低谷和 OPO 的最大输出能量相一致， 也和种子光的注入效率一致， 也就是调制谷越深， 效率 越高。所以我们的目的是让腔长锁在光电二极管探测信号的波谷处。锁腔的每个循环经 历四个阶段。首先， 延迟产生器 （DG535SRS,Inc） 产生一个脉冲触发给装在电脑上的 DAQ 板 卡 （National Instruments Corp.NI PCI-6025E） 开始我们的一次锁腔循环。然后程序控 制电脑的板卡线性输出电压， DAQ 。

28、可输出 -10V 到 10V 的模拟电压， 此模拟信号经过一个电 压放大器 （030,30150V， Piezomechanik,GmbH SVR150/1） 放大后把电压输给压电陶 瓷。光电二极管同时记录经过谐振腔后的光调制信号， 并把信号送进 DAQ 板卡的读端口， 这 是第一个阶段， 线性扫描腔长， 如图 2B 所示 ； 第二阶段程序找到输出光调制信号的最小值 和对应的压电陶瓷电压， 并返回此电压值 ； 第三阶段， 保持腔长锁定在二极管信号最小值处 数毫秒的时间， 泵浦光在这个时候进来， 然后最后一个阶段程序返回到最开始扫描电压的 起始点准备开始下一次扫描， 程序扫描频率和泵浦光频率相同。

29、。由此我们实现 OPO/OPA 输 出的激光有单模、 稳定以及高效， 配合前面所述的 OPA 光学系统， 使得这套光参量激光器达 到非常高的转换效率和好的光束质量。 0060 图 3 是整套系统的 3D 光路图。使用这套 OPO/OPA 可在 150mJ 532nm 泵浦的情况 下出 60mJ 单模的线宽好于 200Mhz 不跳摸的 660nm 激光， 转换效率接近 40%。 0061 OPO/OPA 由一台种子光注入的 Nd:YAG 激光器 (Continuum Powerlite 8000) 的 二倍频 532nm 光泵浦， 重复频率 15Hz。可提供单纵模的 532nm 光输出， 光脉冲。

30、的半高全宽 7.5ns， 经过缩束后光斑直径 4.5mm， 能量约为 150mJ/pulse。OPO 注入的种子光是由二极管 激光器提供， 能量可达 50mw， 连续单纵模输出 （TopticaPhotonics,Inc.DL 100） ， 二极管激 光器波长可调范围 655-667nm， 线宽好于 30MHz， 20GHz 范围内波长扫描不跳模。一般来讲 种子注入能量 2-5mW 就足够， 光斑大小要扩展到 5mm 比泵浦光斑略大一点。我们用波长计 (High Finesse WS-7L) 实时监测泵浦光， 种子光和产生的 OPO 信号光束质量和波长。光电 二极管和压电陶瓷配合工作使谐振腔长。

31、和种子光波长匹配。 0062 环形腔结构图如图 4 所示， 四个腔镜为特殊设计 （Laser Optik,GmbH）的， 参数 如表 3、 4 所示， M2 为输出耦合镜， 参数不同于其它三块。M4 镜固定在一个压电传感器上 （Piezomechanik,GmbH,HPSt 150/2015/12 VS35） 可以在一定范围扫描腔长， OPO 运行时 通过程序控制使腔长可以实时的与种子光波长匹配。所有的反射镜直径 1 英寸， 每个共振 臂 4.5cm 长， 受镜子和晶体大小限制能做的最小程度， 谐振腔腔长大约 19cm， 自由光谱范围 1.58GHz。 0063 表 3M2 输出耦合镜光学参数。

32、 0064 0065 表 4M1、 M3、 M4 光学参数 说 明 书 CN 103513490 A 8 6/6 页 9 0066 0067 两个 KTA 晶体 （福建福晶）以截止角补偿形式放在环形腔内。15mm 长， 77mm2 口径， 双面镀 532nm， 630-683nm 增透膜， 晶体在 XZ 平面切割 =42 度， =0 度， 第二类 匹配晶体。满足相匹配方程 泵浦光(o)=信号光(e)+闲散光(o)， 其中泵浦光 532nm， 信号 光 655-667nm， 闲散光为 2833-2628nm。图 5 为 KTA 晶体的非线性参数。晶体在一个转台 （Newport Corp.AG-。

33、PR100） 上沿水平Y轴转动， 旋转过程中保证=0度， 为了满足相匹配方 程， 要求泵浦光 532 水平偏振， 种子光 660 竖直偏振。图 6 所示为 KTP 晶体透光曲线， 在我 们所要求的出光范围 KTA 晶体的透光率接近 100%， 可以很好的满足我们这套 OPO/OPA 系统 的设计需求 （当用到其他波长时可以选用 KTP 或者 BBO 晶体） 。 0068 对于此套 OPO 系统， 在不转 KTP 晶体角度的前提下也可以实现 20GHz 的不跳模自 由扫描， 也是我们种子激光器不跳模扫描极限。然而更大的波长改变需要调整 KTP 晶体 的角度来保证 OPO 相匹配增益包络在种子光附。

34、近。锁腔我们采用的是能量最低点方法， 当我们扫 PZT 电压时， 腔长随之扫描， 我们可以从光电二极管里监测连续的种子光经过谐 振腔振荡后输出的信号， 如图 2A 所示， 是我们在扫 PZT 电压时， 示波器记录的光电二极管 读出的信号。实验上已经证实这些低谷和 OPO 的最大输出能量相一致， 也和种子光的注 入效率一致， 也就是调制谷越深， 效率越高。所以我们的目的是让腔长锁在光电二极管 （Thorlabs,Inc.DET100A） 探测信号的波谷处。首先， 延迟产生器 （DG535SRS,Inc） 产生一个 脉冲触发给装在电脑上的DAQ板卡 （National Instruments Co。

35、rp.NI PCI-6025E） 开始我们 的一次锁腔循环。 然后程序控制电脑的板卡线性输出电压， DAQ可输出-10V到10V的模拟电 压， 此模拟信号经过一个电压放大器 （030,30150V， Piezomechanik,GmbH SVR150/1） 放大后把电压输给 PZT。光电二极管同时记录经过谐振腔后的光调制信号， 并把信号送进 DAQ 板卡的读端口， 这是第一个阶段， 线性扫描腔长， 如图 2B 所示。第二阶段程序找到输出 光调制信号的最小值和对应的 PZT 电压， 并返回此电压值。第三阶段， 保持腔长锁定在二极 管信号最小值处数毫秒的时间， 泵浦光在这个时候进来， 然后最后一个。

36、阶段程序返回到最 开始扫描电压的起始点准备开始下一次扫描， 程序扫描频率和泵浦光频率一样是 15Hz。波 长扫描程序通过 DAQ 写给二极管激光器电压并用波长计做反馈来扫描种子光的波长， 当种 子光波长改变时， 锁腔程序会自动将腔长匹配到新的波长上， 保证 OPO 在扫描波长时不跳 模。 说 明 书 CN 103513490 A 9 1/4 页 10 图 1 图 2A 说 明 书 附 图 CN 103513490 A 10 2/4 页 11 图 2B 图 3 说 明 书 附 图 CN 103513490 A 11 3/4 页 12 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103513490 A 12 4/4 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 103513490 A 13 。