專利名稱：一種分束晶體倍頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及晶體倍頻器領(lǐng)域。
背景技木
非線性光學(xué)技術(shù)是激光技術(shù)中極其重要的一部分，利用二次倍頻、高次 倍頻或和頻等技術(shù)可以得到綠光、紫光和藍(lán)光等多種頻率的激光，可廣泛用 于激光顯示、激光工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
一般地，基頻光通過倍頻晶體倍頻， 并不能將所有基頻光都轉(zhuǎn)換成倍頻光，出射光束中必定是倍頻光和基頻光的 混合光。因此在大多數(shù)情況下，需要將基頻光與倍頻光分束。
將一路光信號分成兩路或多路光信號的器件稱為分束器。常用分束器通 常采用介質(zhì)膜反射鏡，其分束后兩個波長消光比不高，尤其在紫外波段，膜
層損傷閾值不高；另一方式是加入雙折射棱鏡或色散棱鏡，這需要增加另一
個調(diào)節(jié)元件，占用更多空間，調(diào)節(jié)復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對這些問題，本實(shí)用新型提出一種新型簡單的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技 術(shù)方案是
分束晶體倍頻器，至少包括 倍頻晶體，設(shè)置于入射光處；
波片元件，設(shè)置于所述的倍頻晶體后，使基頻光與倍頻光振動方向垂直；
直角型雙折射晶體棱鏡，設(shè)置于所述的波片元件后，使入射光束在斜面的全 反射面分束。
進(jìn)一步的，所述的分束晶體倍頻器兩側(cè)還"^殳置有護(hù)片。若所述的倍頻晶體是I類倍頻，則無需波片對基頻光與倍頻光振動方向 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述的波片元件可以省略。
進(jìn)一步的，若所述的倍頻晶體是I類倍頻，所述的直角型雙折射晶體棱 鏡的光軸在通光面內(nèi)與所述的I類倍頻晶體光軸平行或垂直。
進(jìn)一步的，若所述的分束晶體倍頻器包括依次排列的第一 II類倍頻晶體、
第一波片、第二n類倍頻晶體、第二波片和直角型雙折射晶體棱鏡；所述的
兩片II類倍頻晶體光軸相互垂直，所述第一波片與所述的兩片II類倍頻晶體
光軸呈45°，所述直角型雙折射晶體棱鏡的光軸在通光面內(nèi)與所述的第一波片 的光軸相互平行或垂直，所述的第二波片光軸方向與所述的第二II類倍頻晶 體光軸方向呈22.5。，所述第一波片為基頻光全波片，且為倍頻光半波片；所 述的第二波片為基頻光全波片和倍頻光半波片、或是基頻光半波片和倍頻光 全波片。
進(jìn)一步的，若所述的分束晶體倍頻器包括依次排列的第一 II類倍頻晶體、 第一波片、第二II類倍頻晶體、第二波片和直角型雙折射晶體棱鏡；所述的 兩片II類倍頻晶體光軸相互平行，所述第一波片與所述的兩片II類倍頻晶體 光軸呈45。，所述直角型雙折射晶體棱^:的光軸在通光面內(nèi)與所述的第一波片 的光軸相互平行或垂直，所述的第二波片光軸方向與所述的第二II類倍頻晶 體光軸方向呈22.5。，所述的第一波片為基頻光的半波片，且為倍頻光的全波 片；所述的第二波片為基頻光全波片和倍頻光半波片、或是基頻光半波片和 倍頻光全波片
進(jìn)一步的，若所述的倍頻晶體是II類高次倍頻或和頻晶體，若和頻情況
則所述的波片是和頻光(0 3的全波片且是基頻光03 !的半 波片、基頻光C02的全波片；若和頻情況為",(e)+"2(o) — ^(e),則所述的波片是和頻光C03的半波片且是基頻光0^的全波片、基頻光(02的半波片，所述的 直角型雙折射晶體棱鏡的光軸在通光面內(nèi)與所述的倍頻晶體的光軸平行或垂 直。
進(jìn)一步的，與所述的直角型雙折射晶體棱鏡相鄰的晶體一端制成直角棱 鏡，并與一對在通光面內(nèi)光軸相互垂直的雙折射直角棱鏡組合、或?qū)⑺龅?br> 晶體一端制成楔角面與另一片楔角組合，構(gòu)成Rochon棱鏡和Wollaston棱鏡 或格蘭棱鏡代替所述的直角型雙折射晶體棱鏡使入射光束分束。
本實(shí)用新型所述的倍頻器設(shè)置于腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)或設(shè)置于腔外倍頻結(jié)構(gòu)。 如上所述的倍頻晶體、波片元件、直角型雙折射晶體棱鏡元件是過膠合、
光膠或深化光膠粘結(jié)成一體的結(jié)構(gòu)，或者是各元件分離的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型釆用如上技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)更加簡單合理，成本更加低廉
的優(yōu)點(diǎn)。


圖l(a)是直角型雙折射晶體棱鏡分束的原理圖一；
圖l(b)是直角型雙折射晶體棱鏡分束的原理圖二；
圖2(a)是本實(shí)用新型的實(shí)施方式一的第一種結(jié)構(gòu)示意圖2(b)是本實(shí)用新型的實(shí)施方式一的第二種結(jié)構(gòu)示意圖3(a)是本實(shí)用新型的實(shí)施方式二的第一種結(jié)構(gòu)示意圖3(a)是本實(shí)用新型的實(shí)施方式二的第二種結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施方式三的結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施方式五的結(jié)構(gòu)示意圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施方式六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型的實(shí)施方式七的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
本實(shí)用新型是在倍頻晶體后加入直角型雙折射晶體棱鏡，使基頻光和倍 頻光分束的晶體倍頻器。本實(shí)用新型利用基頻光和倍頻光的線偏振特性，通 過加入波片(II類倍頻)或不加波片(I類倍頻)使基頻光與倍頻光振動方 向垂直，從而通過直角型雙折射晶體棱鏡分束。
如圖l(a)、圖l(b)所示的直角型雙折射晶體棱鏡，其通光方向光軸垂直或 平行于基頻光偏振方向。入射光含有o光和e光，通過全反射面時， 一個從o 光到o光，滿足全內(nèi)反射條件，反射角與出射角相等；另一波從e光(或o 光)變o光(或e光)，反射角滿足折射率公式，入射角與反射角不相等， 從而與另一波長光有一定夾角。因此，它們以不同角度出射，到一定距離后 兩束光在空間上分開。因此這種直角型雙折射晶體棱4竟具有分束功能，以下 幾種結(jié)構(gòu)均利用該原理。
如圖2(a)、圖2(b)所示的是I類二次倍頻的分束倍頻器，基頻光通過I類 倍頻晶體101倍頻后，被光軸與倍頻晶體101光軸平行(圖2a)或垂直(圖 2b)的直角型雙折射晶體棱鏡反射，由于基頻光和倍頻光偏振方向垂直(一 個為o光、 一個為e光)，因此當(dāng)它們一起進(jìn)入直角型雙折射晶體棱鏡102 時， 一束光(基頻光或倍頻光)傳播方向不變，另一束光發(fā)生偏移，從而當(dāng) 出射出晶體102時，基頻光與倍頻光被分開，其中1031和1032是上下夾板， 用于支撐保護(hù)。
如圖3(a)、圖3(b)所示的是II類倍頻的分束倍頻器，其中201a、 202a、 203a的組合和201b、 202b、 203b的組合是一個溫度補(bǔ)償?shù)腎I類二次倍頻結(jié)構(gòu)，本公司已經(jīng)申請專利，于此不再贅述。其中2061和2062是上下層夾板，用 于支撐保護(hù)。圖3(a)中，201a與203a是同種II類倍頻晶體，光軸相互垂直， 202a是基頻光的全波片且是倍頻光的半波片，因此基頻光和倍頻光的混合激 光進(jìn)入波片204a前，偏振方向呈45。。波片204a是基頻光全波片和倍頻光半 波片、或AS頻光半波片和倍頻光全波片，光軸方向與倍頻晶體203a的光軸 方向呈22.5°。因此，通過波片204a后，基頻光和倍頻光的振動方向垂直， 被直角型雙折射晶體棱鏡205分束。而在圖3(b)中，201b與203b是同種II類 倍頻晶體，光軸相互平行，202b是基頻光的半波片且是倍頻光的全波片，波 片202b光軸方向與倍頻晶體光軸方向呈45。。這種結(jié)構(gòu)中，第二片II類倍頻 晶體能補(bǔ)償由第一片II類倍頻晶體對基頻光引起的波片溫度效應(yīng)。因此基頻 光和倍頻光的混合激光進(jìn)入波片204b前，偏振方向呈45。。波片204bM頻 光全波片和倍頻光半波片、或是基頻光半波片和倍頻光全波片，光軸方向與 倍頻晶體203a的光軸方向呈22.5。。因此，通過波片204b后，基頻光和倍頻 光的振動方向垂直，被直角型雙折射晶體棱鏡205分束。圖3(a)、圖3(b)中， 直角型雙折射晶體棱鏡205的光軸與波片202a、 202b的光軸平行或垂直。
圖4是I類高次倍頻或和頻分束器(三倍頻或五倍頻、和頻)，301為和 頻晶體，302為直角型雙折射晶體棱鏡，其中3031和3032是上下層夾板，用 于支撐保護(hù)?；l光通過I類和頻晶體301和頻后，被光軸與和頻晶體301 垂直的直角型雙折射晶體棱鏡302內(nèi)反射，這樣光束垂直于光軸傳輸，由于 I類倍頻(或和頻)基頻光和倍頻光(或和頻光)偏振方向垂直，因此在直 角型雙折射晶體棱鏡內(nèi)有一束光(基頻光或倍頻光、基頻光或和頻光)傳播 方向不變，另一束發(fā)生偏移，從而當(dāng)出射出晶體時，基頻光與倍頻光(或和頻光)被分開。其中，直角型雙折射晶體棱鏡302的光軸與和頻晶體301的 光軸平行或垂直。
圖5所示是II類高次倍頻或和頻分束器(三倍頻或五倍頻、和頻)，401 是和頻晶體，402為波片，403為直角型雙折射晶體棱鏡，其中4041和4042 是上下層夾板，用于支撐保護(hù)。若和頻晶體401和頻情況為^(o)+^(e) — 3(0)， 則402是和頻光co 3的全波片且是基頻光co,的半波片、基頻光co 2的全波片； 若和頻晶體401和頻情況為q(e)—w3(e),則402是和頻光C0 3的半波片 且M頻光co,的全波片、基頻光C02的半波片。直角型雙折射晶體棱鏡403 光軸在通光面內(nèi)與和頻晶體401的光軸平行或垂直。cop co2、 (03的混合光 進(jìn)入直角型雙折射晶體棱鏡403時，僅有和頻光C03滿足全內(nèi)放射條件，而兩 基頻光的折射角跟入射角不相等。因此，基頻光與和頻光被直角型雙折射晶 體棱鏡分束。其中，直角型雙折射晶體棱鏡403的光軸與和頻晶體401的光 軸平行或垂直。
對于I類倍頻及和頻晶體，本實(shí)用新型亦可采用圖6所示結(jié)構(gòu)，將晶體 501輸出端制作成棱鏡，利用晶體棱鏡斜面使o光與e光分離。這種結(jié)構(gòu)中e 光偏離較前幾種結(jié)構(gòu)較小。
前面幾種結(jié)構(gòu)均是倍頻晶體和晶體起偏棱鏡組合的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是需要 的輸出光跟入射光呈90°。本實(shí)用新型還可以制作成倍頻晶體和直角棱鏡、 Rochon棱鏡、Wollaston棱鏡、格蘭棱鏡晶體的組合結(jié)構(gòu)。如圖7和圖8所示 圖7是在倍頻晶體601上加Rochon棱鏡、Wollaston棱鏡、格蘭棱鏡晶體602、 603使激光分束，其中6041和6042是上下層夾板，用于支撐保護(hù)；圖8是將 倍頻晶體701加工成帶楔角的棱鏡,在晶體701上加光軸垂直的直角棱鏡702，其中7031和7032是上下層夾板，用于支撐保護(hù)。這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是輸出 光沿入射光方向，傳輸路徑不變。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范 圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種分束晶體倍頻器，其特征在于至少包括倍頻晶體，設(shè)置于入射光處；波片元件，設(shè)置于所述的倍頻晶體后，使基頻光與倍頻光振動方向垂直；直角型雙折射晶體棱鏡，設(shè)置與所述的波片元件后，使入射光束在斜面的全反射面分束。
2. 如權(quán)利要求1所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的分束晶體倍 頻器兩側(cè)還設(shè)置有護(hù)片。
3. 如權(quán)利要求1所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的倍頻晶體是 I類倍頻，所述的波片元件可以省略。
4. 如權(quán)利要求3所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的倍頻晶體是 I類倍頻，所述的直角型雙折射晶體棱鏡的光軸在通光面內(nèi)與所述的I類倍頻 晶體光軸平行或垂直。
5. 如權(quán)利要求l所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的分束晶體倍 頻器包括依次排列的第一II類倍頻晶體、第一波片、第二II類倍頻晶體、第二 波片和直角型雙折射晶體棱鏡；所述的兩片II類倍頻晶體光軸相互垂直，所述 第一波片與所述的兩片n類倍頻晶體光軸呈45。，所述直角型雙折射晶體棱鏡的 光軸在通光面內(nèi)與所述的第一波片的光軸相互平行或垂直，所述的第二波片光 軸方向與所述的第二II類倍頻晶體光軸方向呈22.5 °,所述第一波片為基頻光 全波片，且為倍頻光半波片；所述的第二波片為基頻光全波片和倍頻光半波片、 或是基頻光半波片和倍頻光全波片。
6. 如權(quán)利要求l所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的分束晶體倍頻器包括依次排列的第一n類倍頻晶體、第一波片、第二n類倍頻晶體、第二波片和直角型雙折射晶體棱鏡；所述的兩片II類倍頻晶體光軸相互平行，所述第一波片與所述的兩片n類倍頻晶體光軸呈45。，所述直角型雙折射晶體棱鏡的 光軸在通光面內(nèi)與所述的第一波片的光軸相互平行或垂直，所述的第二波片光 軸方向與所述的第二II類倍頻晶體光軸方向呈22.5 °,所述的第一波片為基頻 光的半波片，且為倍頻光的全波片；所述的第二波片為基頻光全波片和倍頻光 半波片、或是基頻光半波片和倍頻光全波片。
7. 如權(quán)利要求1所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的倍頻晶體是 n類高次倍頻或和頻晶體，若和頻情況為q(o)+^(e)4^(0)，則所述的波片是和 頻光C03的全波片且是基頻光Cd的半波片、基頻光C02的全波片；若和頻情況為 q(e) +w2(o) — ft)3(e),則所述的波片是和頻光CO 3的半波片且是基頻光W ,的全波片、 基頻光C02的半波片，所述的直角型雙折射晶體棱鏡的光軸在通光面內(nèi)與所述的倍頻晶體的光軸平行或垂直。
8. 如1-7任一權(quán)利所述的分束晶體倍頻器，其特征在于與所述的直角型 雙折射晶體棱鏡相鄰的晶體一端制成直角棱鏡，并與一對在通光面內(nèi)光軸相互 垂直的雙折射直角棱鏡組合、或?qū)⑺龅木w一端制成楔角面與另 一片楔角組 合，構(gòu)成Rochon棱鏡和Wollaston棱鏡或格蘭棱鏡代替所述的直角型雙折射晶 體棱鏡使入射光束分束。
9. 如1-7任一權(quán)利所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的倍頻器設(shè) 置于腔內(nèi)倍頻結(jié)構(gòu)或設(shè)置于腔外倍頻結(jié)構(gòu)。
10. 如1-7任一權(quán)利所述的分束晶體倍頻器，其特征在于所述的倍頻晶 體、波片元件、直角型雙折射晶體棱鏡元件是過膠合、光膠或深化光膠粘結(jié)成 一體的結(jié)構(gòu)，或者是各元件分離的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及晶體倍頻器領(lǐng)域。本實(shí)用新型是在倍頻晶體后加入直角型雙折射晶體棱鏡，使基頻光和倍頻光分束的晶體倍頻器。本實(shí)用新型利用基頻光和倍頻光的線偏振特性，通過加入波片(II類倍頻)或不加波片(I類倍頻)使基頻光與倍頻光振動方向垂直，從而通過直角型雙折射晶體棱鏡分束。本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)更加簡單合理，成本更加低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02F1/35GK201378238SQ200920136878
公開日2010年1月6日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 英 邱, 陳衛(wèi)民, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司