專利名稱：一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種產生二次諧波的方法，特別是關于一種采用固體激光器產生激 光二次諧波的方法。
背景技術：
全固態(tài)倍頻激光器是產生綠光的一種重要方式，可用于大功率綠光加工，光電 對抗，以及可調諧激光器的泵浦源，在工業(yè)加工，激光醫(yī)療等方面得到了廣泛應用。 常見的全固態(tài)倍頻激光器采用一塊激光材料，或兩個串連的激光材料共用一個基波 諧振腔，來產生激光基波諧振。在腔內或腔外適當位置放置另一個按照相位匹配方 向切割的非線性材料，進行非線性倍頻變換，產生倍頻綠光輸出。由于在大功率工
作狀態(tài)下嚴重的熱效應，以及激光材料和調Q器件的損傷問題，這種使用單個基波
腔諧振產生的基波功率有限，從而限制了倍頻效率和輸出功率。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)高倍頻轉換效率和高輸出功率 的產生激光二次諧波的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案 一種采用固體激光器產生激光二 次諧波的方法，其特征在于采用兩塊相互獨立的激光材料產生兩束基頻光，將偏 振方向相差90。的兩束光，經偏振耦合鏡耦合后，產生二次諧振波。
其中一塊所述激光材料發(fā)出的一束"P"偏振態(tài)基頻光，另一塊所述激光材料 發(fā)出一束"S"偏振態(tài)基頻光，兩束所述基頻光通過所述偏振耦合鏡耦合后，再通 過一非線性材料單程倍頻。
其中一塊所述激光材料發(fā)出的一束"P"偏振態(tài)基頻光，另一塊所述激光材料 發(fā)出一束"S"偏振態(tài)基頻光，兩束所述基頻光通過所述偏振耦合鏡耦合后，再通 過一非線性材料和反射鏡雙程倍頻。
兩塊所述激光材料，分別采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
將兩塊所述激光材料分別發(fā)出的一束基頻光經過一共用的半透半反鏡輸出，經
兩塊分別獨立設置的非線性材料倍頻后，將其中一束倍頻光的偏振方向改變90°，
與另一束倍頻光經偏振耦合鏡耦合。
所述偏振耦合鏡為一個對"s"偏振光高反、對"P"偏振光高透的布儒斯特角
偏振耦合鏡。所述非線性材料按照I類相位匹配角切割。 所述非線性材料按照II類相位匹配角切割。
本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于采用兩塊激 光材料產生基頻光，因此能提供更高功率的基頻光，以產生高功率、高轉換效率的 倍頻光。2、本發(fā)明設置了兩路基頻光，因此可以分別對兩路基頻光分別調Q和整 形，有效減少了光學器件的損傷。


圖1是本發(fā)明應用于腔外倍頻、II類相位匹配的原理示意圖； 圖2是本發(fā)明應用于腔內倍頻、II類相位匹配的原理示意圖； 圖3是本發(fā)明應用于腔外倍頻、I類相位匹配的原理示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。 實施例1:
如圖1所示，LM1和LM2都是Nd: YAG激光材料，用以產生1064nm的基頻光， 前者產生激光為"P"偏振態(tài)，后者為"S"偏振態(tài)。腔鏡Ml、 M2組成LM1的激光 諧振腔，腔鏡M3、 M4組成LM2的激光諧振腔。腔鏡M1、 M3對波長為1064nm的基 頻光全反射，腔鏡M2、 M4對波長為1064mn的基頻光輸出透過率為10%。反射鏡 M5按照布儒斯特角放置，對LM1產生的"P"光高透射，對LM2產生的"S"光高反 射，兩束基頻光分別被透射、反射后，疊加在一起，通過非線性材料NLC (在這里 是按照II類相位匹配角切割的KTP材料)產生532nm的倍頻激光輸出。
實施例2:
如圖2所示，腔鏡M1、 M3、 M4、 M5構成第一支基波諧振腔，腔鏡M2、 M3、 M4、 M5構成第二支基波諧振腔。LM1和LM2都是Nd: YAG激光材料，分別產生"P"偏振 態(tài)、"S"偏振態(tài)的1064nm基頻激光。兩路基頻光通過按照布儒斯特角放置的偏振 耦合鏡M3后交疊在一起，被腔鏡M4 (對1064nm光高反射，對532nm光高透射)反 射后共同通過非線性材料NLC (按照n類相位匹配角切割的KTP材料)，產生532nm 的倍頻光，并與余下的基頻光一起被腔鏡M5反射，再次通過NLC，基頻光繼續(xù)轉化 成倍頻光；最后，雙程倍頻產生的532nm倍頻光都通過腔鏡M4輸出，而剩余基頻 光被M4反射回各自相應的激光材料，繼續(xù)放大和振蕩。
實施例3:
如圖3所示，腔鏡M1、 M2和激光材料LM1 (如Nd:YAG)構成第一支基頻光諧 振腔，腔鏡M3、 M4和激光材料LM2構成第二支基頻光諧振腔，腔鏡M2、 M3分別為兩支基頻光的輸出境。半透半反鏡M5對基頻激光的反射率、透射率都是50%， M6、 M8是全反射鏡，M7是偏振耦合鏡，NLC1和NLC2都是按照I類相位匹配角切割的非 線性材料(如LB0)， WP是倍頻光(這里是532nm光)的l/2波片。兩支1064nm基 頻光通過M5后各自有50X的光被反射，50%的光被透射，成為兩支同等的基頻光， 通過非線性材料NLC1后產生的倍頻光("P"偏振態(tài))被全反射鏡M6反射，被偏振 耦合鏡M7透射輸出，而通過非線性材料NLC2后產生的倍頻光被全反射鏡M8反射， 再被倍頻光的1/2玻片WP將偏振方向改變90度，變成"S"偏振態(tài)，被偏振耦合 鏡M7反射輸出。
上述實施例l、實施例2中，控制兩束基波的偏振方向，使之垂直的方法是 采用兩塊各自產生基波激光振蕩的激光材料，并對其分別采用布儒斯特角起偏器控 制偏振方向。兩束基波激光通過一個對"S"偏振光高反、對"P"偏振光高透的布 儒斯特角偏振耦合鏡(也可用其他角度的反射鏡，如45度反射鏡)耦合在一起， 交疊傳播。
綜上所述，本發(fā)明若用于外腔式n類相位匹配如果兩束基波的諧振腔是完全
獨立，無交疊的，那么在腔外二者通過布儒斯特角偏振耦合鏡后的耦合光路上放置 非線性材料，產生倍頻光，和剩余的基波激光一起輸出。
本發(fā)明若用于內腔式n類相位匹配如果兩束基波的諧振腔是部分獨立，部交疊的，那么在腔內二者交疊部分通過布儒斯特角偏振耦合鏡使二者耦合，然后通 過非線性材料，來回產生倍頻光，并通過二向色鏡將倍頻光透射輸出，將基波激光 反射，使之繼續(xù)在腔內振蕩。
本發(fā)明若用于外腔式I類相位匹配，包括使用兩個相互獨立，各自產生基波激
光振蕩的激光腔，二者產生激光的偏振方向一致，通過一個反射率和透射率各為50
%的反射鏡耦合成兩支同等的基頻光，各自經過一個按照I類相位匹配角切割的非
線性倍頻材料，倍頻產生的倍頻光通過一個1/2玻片和一個偏振耦合鏡耦合后輸出。 同樣，本發(fā)明也可用于內腔式I類相位匹配，比如將實施例3中的腔鏡2、 3
去掉，在耦合輸出端增加一腔鏡即成。
本發(fā)明采用的兩塊激光材料，可以是Nd:YAG，Nd:YV04,Nd:YLF等材料。非線性 材料可以是KTP， KDP， LBO， CLBO等材料。
權利要求
1、一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于采用兩塊相互獨立的激光材料產生兩束基頻光，將偏振方向相差90°的兩束光，經偏振耦合鏡耦合后，產生二次諧振波。
2、 如權利要求1所述的一種釆用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于其中一塊所述激光材料發(fā)出一束"P"偏振態(tài)基頻光，另一塊所述激光材 料發(fā)出一束"S"偏振態(tài)基頻光，兩束所述基頻光通過所述偏振耦合鏡耦合后，再 通過一非線性材料單程倍頻。
3、 如權利要求2所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于兩塊所述激光材料，分別釆用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
4、 如權利要求1所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于其中一塊所述激光材料發(fā)出一束"P"偏振態(tài)基頻光，另一塊所述激光材 料發(fā)出一束"S"偏振態(tài)基頻光，兩束所述基頻光通過所述偏振耦合鏡耦合后，再 通過一非線性材料和反射鏡雙程倍頻。
5、 如權利要求4所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于兩塊所述激光材料，分別采用布儒斯特角起偏器控制偏振方向。
6、 如權利要求1所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于將兩塊所述激光材料分別發(fā)出的一束基頻光經過一共用的半透半反鏡輸 出，經兩塊分別獨立設置的非線性材料倍頻后，將其中一束倍頻光的偏振方向改變 90°，與另一束倍頻光經偏振耦合鏡耦合。
7、 如權利要求1或2或3或4或5或6所述的一種采用固體激光器產生激光 二次諧波的方法，其特征在于所述偏振耦合鏡為一個對"S"偏振光高反、對"P"偏振光高透的布儒斯特角偏振耦合鏡。
8、 如權利要求1或2或3或4或5或6所述的一種采用固體激光器產生激光 二次諧波的方法，其特征在于所述非線性材料按照I類相位匹配角切割。
9、 如權利要求7所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于所述非線性材料按照I類相位匹配角切割。
10、 如權利要求1或2或3或4或5或6所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于所述非線性材料按照n類相位匹配角切割。
11、 如權利要求7所述的一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于所述非線性材料按照II類相位匹配角切割。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用固體激光器產生激光二次諧波的方法，其特征在于采用兩塊相互獨立的激光材料產生兩束基頻光，將偏振方向相差90°的兩束光，經偏振耦合鏡耦合后，產生二次諧振波。本發(fā)明由于采用兩塊激光材料產生基頻光，因此能提供更高功率的基頻光，以產生高功率、高轉換效率的倍頻光。同時本發(fā)明設置了兩路基頻光，因此可以分別對兩路基頻光分別調Q和整形，有效減少了光學器件的損傷。本發(fā)明可以用于腔外倍頻和腔內倍頻，可以采用I類相位匹配和II類相位匹配。
文檔編號H01S3/10GK101471530SQ20071030463
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者鞏馬理, 張海濤, 晨 李, 強 柳, 平 閆, 磊 黃, 雪 黃 申請人:清華大學