一种光学参量振荡器,它包括双零色散波长的非线性光学材料(1),高反射镜(2),输出镜(3),参量振荡光光束准直器(4),参量光线宽压缩器(5),泵浦光耦合器(6),λ/2相位延迟器(7),激光功率控制器(8)和光学隔离器(9)。非线性光学材料(1)具有双零色散波长,放置在高反射镜和输出镜组成的谐振腔中,高反射镜和输出镜组成谐振腔。本发明中泵浦光波长处于光子晶体光纤的反常色散区,保证满足相位匹配条件,产生高效四波混频效应;对于简并四波混频形成的参量振荡,两个参量光的波长分别处于光子晶体光纤的两个零色散波长处,能实现参量光的群速度色散补偿,克服了超短脉冲色散补偿难题,极大的降低了泵浦阈值。
1.一种光学参量振荡器,它包括本光学参量振荡器双零色散波长的非线性 光学材料(1),高反射镜(2)和输出镜(3)组成的谐振腔,参量振荡光光束 准直器(4),参量光线宽压缩器(5),泵浦光耦合器(6),λ/2相位延迟器(7), 激光功率控器(8)和光学隔离器(9);其中,高反射镜(2)和输出镜(3)组 成谐振腔,双零色散波长非线性材料(1)放置在谐振腔之中,参量振荡光光束 准直器(4)放置在双零色散波长非线性材料(1)的输出端,参量光线宽压缩 器(5)放置在经参量振荡光光束准直器(4)准直的光路中,泵浦光耦合器(6) 放置在靠近高反射镜的谐振腔外面,λ/2相位延迟器(7)放置在泵浦光耦合器 (6)入射端前面,泵浦光功率控制器(8)放置在λ/2相位延迟器(7)入射端 前面,光学隔离器(9)在泵浦光入射的最前端;其特征在于: a.双零色散波长的非线性光学材料(1)为光子晶体光纤; b.高反射镜(2)为平平镜或光纤光栅; c.输出镜(3)为平平镜或光栅; d.参量振荡光光束准直器(4)为显微物镜或短焦距球面镜; e.参量光线宽压缩器(5)为标准具或双折射滤光片; f.泵浦光耦合器(6)为显微物镜或光纤耦合器或光纤波分复用器。
2.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:双零色散波长的 非线性材料(1)的一个零色散波长使工作于此波段反常色散区域的泵浦光能够 产生四波混频效应,并满足相位匹配,如果要求两个频率的参量光输出,则即 使其中的一种波长λ₃的参量光波长处于此零色散波长;另一种波长λ₄的参量光 波长处于另一个零色散波长。
3.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:双零色散波长的 非线性材料(1)在参量光区域具有平坦色散且色散很小,则能够实现光学参量 振荡器的调谐输出。
4.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:减少双零色散波 长的非线性材料(1)对泵浦光和参量光的光学损耗,对双零色散波长的非线性 材料(1)的入射端面和出射端面镀泵浦光和参量光增透膜。
5.根据权利要求1所述的光学参量振荡器,其特征在于: a.高反射镜射对泵浦光镀增透膜,对于一种波长λ₃或λ₄的参量光镀增透 膜,则与输出镜(3)组成单谐振光学参量振荡器; b.高反射镜射对泵浦光镀增透膜,同时对波长λ₃和λ₄的参量光镀高反膜, 则与输出镜(3)组成双谐振光学参量振荡器。
6.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于: a.根据所使用的双零色散波长的非线性光学材料(1)所产生的参量光增 益损耗、谐振腔损耗、泵浦光功率参数确定输出镜对波长λ₃或λ₄的参量光的光 学镀膜的透过率,该输出镜3与高反射镜2组成单谐振光学参量振荡器。 b.根据所使用的双零色散波长的非线性光学材料(1)所产生的参量光增 益,泵浦光功率等参数确定输出镜对波长λ₃和λ₄的参量光的光学镀膜的透过率, 该输出镜(3)与高反射镜射组成双谐振光学参量振荡器。
7.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:输出镜(3)前 后平移,保证同步泵浦;输出镜(3)为光栅时,实现参量光的调谐输出。
8.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:根据权利1要求 所述的光学参量振荡器,其特征在于:参量振荡光光束准直器(4)对振荡光镀 增透膜。
9.根据权利1要求所述的光学参量振荡器,其特征在于:振荡光线宽压缩 器(5)对参量振荡光采用儒斯特角入射或镀增透膜,以减少光学损耗。
10.根据权利1要求和权利3要求所述的光学参量振荡器,其特征在于: 旋转λ/2相位延迟器(7)调节泵浦光的偏振方向,满足参量光的相位匹配条件 要求,实现参量光调谐输出。 技术领域 本发明属于光电子与激光技术领域,涉及光波导理论与技术、非线性光学、 光子学与技术领域。它适用于军事激光、空间激光通信、激光医学、激光核聚 变、激光加工、激光光谱学和精密光学测量等领域的应用。 背景技术 光学参量振荡器仍然是目前实现激光频率变换的有效技术,一般的光学参 量振荡器,采用非线性光学晶体,但是由于相位匹配、有效非线性系数和光学 透过波段的限制,缺少有效的非线性光学晶体,在许多波长范围无法实现光学 参量振荡器。尤其是缺少高质量的中远红外激光晶体和非线性晶体,中远红外 激光技术及应用(特别是军事激光的应用)的发展受到严重的限制。而非线性 光子晶体光纤由于引入了周期性或随机分布的空气孔或其它材料孔,具有许多 奇异的非线性光学现象,随着非硅基光子晶体光纤的出现,可以产生2~5μm超 连续谱(Jonathanxa0H.V.Price,Tanyaxa0M.Monro,Heikexa0Ebendorff-Heidepriem, Francescoxa0Poletti,Peterxa0Horak,Vittoriaxa0Finazzi,Juliexa0Y.Y.Leong, Periklis,Petropoulos,Joanne,C.Flanagan,Gilbertoxa0Brambilla,Xian Feng,andxa0Davidxa0J.Richardson,Mid-IRxa0Supercontinuumxa0Generationxa0From Nonsilicaxa0Microstructuredxa0Opticalxa0Fibers,IEEExa0Journalxa0ofxa0Selected Topicsxa0inxa0Quantumxa0Electronics,2007,738-749.Xianxa0Feng,Weixa0H.Loh, Joannexa0C.Flanagan,Angelaxa0Camerlingo,Sonalxa0iDasgupta,Periklis Petropoulos,Peterxa0Horak,Kenxa0E.Frampton,Nicholasxa0M.White,Jonathan H.V.Price,Harveyxa0N.Rutt,andxa0Davidxa0J.Richardson,Single-mode telluritexa0glassxa0holeyxa0fiberxa0withxa0extremelyxa0largexa0modexa0areaxa0forxa0infrared nonlinearxa0applications,Opticsxa0Express,2008,16(18):13651-13656),表 明能够采用非线性光纤的光学参量振荡器获得2-5μm的中远红外激光。因此, 国际上目前对光子晶体光纤光学参量振荡器的研究十分重视。在中国国家自然 科学基金(空气孔随机分布的光子晶体光纤光学参量振荡器的研究,项目编号: 60478021)的资助下,通过对光子晶体光纤的色散效应,四波混频与参量放大、 自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射、孤子效应、超连续谱等非线性光 学问题进行了深入的理论和实验研究,对目前所采用光学参量振荡器的技术方 案进行了深入的分析,概括起来它们可分为两类: 一类使频率高于泵浦光的参量光产生振荡,该频率的参量光产生正色散, 使用色散棱镜进行负色散补偿。由于单个色散棱镜在参量光频率区域也会产生 正色散,只有通过选择合适折射率材料、入射角、棱镜顶角和棱镜间的相对距 离,才能实现负色散补偿。但是色散棱镜各通光面对参量光的反射和材料对参 量光吸收,产生严重的光学损耗,甚至使参量光无法形成振荡。通过增加泵浦 功率将可能产生超连续谱,也会抑制参量振荡的形成。因此,目前的光子晶体 光纤参量振荡器的输出功率相当低。 另一类是使频率低于泵浦光的参量光振荡,参量光产生负色散,使用具有 正色散效应的玻璃棒进行正色散补偿(Jayxa0E.Sharping,Markxa0A.Foster,and Alexanderxa0L.Gaeta,Octave-spanning,high-power microstructure-fiber-basedxa0opticalxa0parametricxa0oscillators,Optics Express,2007,15(4):1474-1479)。此类色散补偿技术相对简单,但是无法形 成频率高于泵浦光的参量光的振荡,只能将此波段的参量光作为闲频光输出, 从而极大地限制了该波段参量光的输出功率。 总之,目前的光子晶体光纤光学参量振荡器存在着群速度度色散补偿的严 重问题。另外,目前的光子晶体光纤参量振荡器存在着光学损耗大、参量光输 出功率低等问题。 发明内容 本发明的目的采用双零色散波长非线性材料产生四波混频,并利用零色散 特性克服参量光的群速度色散补偿问题,实现一种光学参量振荡器。 本发明的目的是通过以下方案来实现的: 一种光学参量振荡器,它包括本光学参量振荡器双零色散波长的非线性光 学材料,高反射镜和输出镜组成的谐振腔,参量振荡光光束准直器,参量光线 宽压缩器,泵浦光耦合器,λ/2相位延迟器,激光功率控器和光学隔离器;其中, 全反镜和输出镜组成谐振腔,双零色散波长非线性材料放置在谐振腔之中,参 量振荡光光束准直器放置在双零色散波长非线性材料的输出端,参量光线宽压 缩器放置在经参量振荡光光束准直器准直的光路中,泵浦光耦合器放置在靠近 全反镜的谐振腔外面,λ/2相位延迟器放置在泵浦光耦合器入射端前面,泵浦光 功率控制器放置在λ/2相位延迟器入射端前面,光学隔离器在泵浦光入射的最 前端。 a.双零色散波长的非线性光学材料为光子晶体光纤; b.高反镜为平平镜或平凹镜或光纤光栅; c.输出镜为平平镜或平凹镜或光纤光栅; d.参量振荡光光束准直器为显微物镜或短焦距球面镜; e.参量光线宽压缩器为标准具或双折射滤光片或光栅; f.泵浦光耦合器为显微物镜或光纤耦合器或光纤波分复用器。 双零色散波长的非线性材料的一个零色散波长使工作于此波段反常色散区 域的泵浦光能够产生四波混频效应,并满足相位匹配,如果要求两个频率的参 量光输出,则即使其中的一种波长λ₃的参量光波长处于此零色散波长;另一种 波长λ₄的参量光波长处于另一个零色散波长。 双零色散波长的非线性材料在参量光区域具有平坦色散且色散很小,则能 够实现光学参量振荡器的调谐输出。 减少双零色散波长的非线性材料对泵浦光和参量光的光学损耗,对双零色 散波长的非线性材料的入射端面和出射端面镀泵浦光和参量光增透膜 高反射镜对泵浦光镀增透膜,对于一种波长λ₃或λ₄的参量光镀增透膜,则 与输出镜组成单谐振光学参量振荡器;高反镜对泵浦光镀增透膜,同时对波长 λ₃和λ₄的参量光镀高反膜,则与输出镜组成双谐振光学参量振荡器。 使用的双零色散波长的非线性光学材料所产生的参量光增益、泵浦光功率 参数确定输出镜对波长λ₃或λ₄的参量光的光学镀膜的透过率,该输出镜与高反 镜组成单谐振光学参量振荡器;使用的双零色散波长的非线性光学材料所产生 的参量光增益,泵浦光功率等参数确定输出镜对波长λ₃和λ₄的参量光的光学镀 膜的透过率,该输出镜与高反镜组成双谐振光学参量振荡器。 输出镜前后平移,保证同步泵浦;输出镜为光栅或光纤光栅时,实现参量 光的调谐输出。 参量振荡光光束准直器对振荡光镀增透膜。 线宽压缩器对参量振荡光采用儒斯特角入射或镀增透膜,以减少光学损耗。 旋转λ/2相位延迟器调节泵浦光的偏振方向,满足参量光的相位匹配要求, 并且能够实现参量光调谐输出。 在本发明中双零色散波长的非线性光学材料为光子晶体光纤也可是光子晶 体,也可是其它固体或液体或气体非线性光学材料,放置在高反射镜和输出镜 组成的谐振腔中;泵浦光波长处于光子晶体光纤的反常色散区,保证满足相位 匹配,光子晶体光纤产生高效四波混频效应,所产生的长波长参量光的波长处 于光子晶体光纤的另一个零色散波长处,谐振腔内不需要插入任何色散补偿元 件即可实现参量光的群速度色散补偿,克服了超短脉冲色散补偿难题;很好地 抑制超连续谱等非线性光学效应对四波混频增益的降低。对于简并四波混频, 如果要求两个频率的参量光输出,则两个波长的参量光分别处于不同的零色散 波长处。如果不要求简并四波混频,只发生一般的四波混频,则双零色散光子 晶体光纤的设计更灵活。 在本发明中,采用在参量光区域具有平坦色散且色散很小的双零色散波长 的非线性材料,能够有效地实现光学参量振荡器的调谐输出。 要根据我们所需要的参量光的波长、线宽、波长调谐范围,可利用的泵浦 光的波长、偏振方向和功率范围等技术参数,确定非线性光子晶体光纤的结构 设计和材料设计,以获得满足参量振荡器要求的光子晶体光纤的双零色散波长。 在本发明中,高反镜对泵浦光镀增透膜,对于一种波长λ₃或λ₄的参量光镀增 透膜,则与输出镜组成单谐振光学参量振荡器。如果高反射镜)对泵浦光镀增 透膜,同时对波长λ₃和λ₄的参量光镀高反膜,则与输出镜组成双谐振光学参量振 荡器。 在本发明中,输出镜对需要形成振荡的参量光的镀膜,由所使用的双零色 散波长的非线性光学材料所产生的参量光增益,泵浦光功率等参数确定。当输 出镜对波长λ₃或λ₄的参量光的光学镀膜的透过率,该输出镜与高反镜组成单谐振 光学参量振荡器。当根据所使用的双零色散波长的非线性光学材料所产生的参 量光增益,泵浦光功率等参数确定输出镜对波长λ₃和λ₄的参量光的光学镀膜的透 过率,该输出镜与高反镜组成双谐振光学参量振荡器。 在本发明中通过选择合适的光学延时长度,并对输出镜实行精确的前后平 移,保证同步泵浦。 在本发明中,能够采用光栅作为输出镜,实现参量光的调谐输出。 在本发明中,能够使用显微物镜作为泵浦光耦合件,要求在物镜的工作距 范围能够放置高反镜;为了减少泵浦光的损耗,对泵浦光耦合器对泵浦光镀增 透膜。 在本发明中,参量振荡光光束准直器采用显微物镜或合适焦距的球面透镜 或透镜组合;为了减少参量振荡光的光学损耗,对参量振荡光光束准直器对振 荡光镀增透膜。 在本发明中,参量光线宽压缩器采用标准具或双折射滤光片或光栅等具有 线宽压缩功能的光学器;以减少光学损耗,对参量振荡光采用儒斯特角入射或 镀增透膜。 在本发明中,泵浦光耦合器使用显微物镜,要求在物镜的工作距范围能够 放置高反镜,长焦距物镜是泵浦光耦合器;为了减少光学损耗,对泵浦光耦合 器镀泵浦光增透膜。 在本发明中,通过适当旋转λ/2相位延迟器调节泵浦光的偏振方向,满足参 量光的相位匹配要求;并且旋转泵浦光的偏振方向实现参量光调谐输出。 在本发明中,泵浦光功率控制器对泵浦光功率的控制,保证产生有效的四 波混频效应,并抑制超连续谱等非线性光学效应的产生,提高参量光的增益, 实现光学参量振荡器的高功率、低泵浦阈值工作。 在本发明中,光学隔离器防止泵浦光的反射光和参量光进入泵浦光激光器, 影响泵浦光激光器的输出稳定性。 本发明的工作原理如下:参量过程起源于光场作用下介质中束缚电子的非 线性响应。参量过程根据其对应的是二阶电极化率还是三阶电极化率,可分为 二阶或三阶参量过程。通常三阶参量过程涉及到四个光波的相互作用,包括诸 如三次谐波的产生、四波混频和参量放大等现象。光纤(包括光子晶体光纤) 中的四波混频能够有效地产生新的光波,其主要特点可通过三阶极化来解释。 (Govindxa0P.Agrawal著,贾东方,余震虹等译,李世忱审校,非线性光纤光学 原理及应用,北京:电子工业出版社,2002年12月) ntent="drawing" img-format="tif" wi="474"/>式中ntent="drawing" img-format="tif" wi="11"/>为电场强度,ntent="drawing" img-format="tif" wi="27"/>为非线性电极化强度,ε₀为真空中的介电常数。考虑振 荡频率分别为ω₁,ω₂,ω₃和ω₄沿x方向线偏振的四个光波,假定光沿同一方向z 传播,总电场强度为 E → = 1 2 x ^ Σ J = 1 4 E j exp [ i ( k j z - ω j t ) ] + c . c . - - - ( 2 ) ]]>式中,k_j=n_jω_j/c,nj为折射率,则 P → NL = 1 2 x ^ Σ J = 1 4 P j exp [ i ( k j z - ω j t ) ] + c . c . - - - ( 3 ) ]]>P_j(j=1~4)由包含三个电场乘积的项组成。例如,P₄为 P 4 = 3 4 ϵ 0 χ xxxx ( 3 ) [ | E 4 | 2 E 4 + 2 ( | E 1 | 2 + | E 2 | 2 + | E 3 | 2 ) E 4 + 2 E 1 E 2 E 3 exp ( iθ + ) + 2 E 1 E 2 E 3 * exp ( iθ - ) + · · · ] ]]>(4) 式中 θ₊=(k₁+k₂+k₃-k₄)z-(ω₁+ω₂+ω₃-ω₄)txa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(5) θ_-=(k₁+k₂-k₃-k₄)z-(ω₁+ω₂-ω₃-ω₄)txa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(6) 方程(4)中,正比于E₄的项对应于自相位调制和交叉相位调制,其余项对 应于四波混频。这些项中有多少项在参量耦合中起作用,取决于E₄和P₄之间的 相位失配。只有当相位失配几乎为零时,才会发生显著的四波混频过程。 方程(4)中有两类四波混频,“θ₊”项对应三个光子合成一个光子的情况, 新光子频率为ω₄=ω₁+ω₂+ω₃。当ω₁=ω₂=ω₃时,这一项对应于三次谐波;当 ω₁=ω₂≠ω₃时,对应频率转换。通常要满足相位匹配条件,在光纤中高效地实现 这些过程是很困难的。“θ_-”项对应频率为ω₁和ω₂的两光子湮灭,同时产生两个 频率为ω₃和ω₄的光子的情况,即 ω₁+ω₂=ω₃+ω₄xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(7) ω₁=ω₂时,称为简并四波混频,频率为ω₁的强泵浦光产生两对称的边带,频 率分别为ω₃和ω₄,其频移Ω_s为 Ω_s=ω₁-ω₃=ω₄-ω₁xa0xa0(8) 四波混频把强泵浦波的能量传输给相对泵浦频率ω₁发生了上、下频移的两 个光波,只要泵浦光进入光纤并且满足相位匹配条件,频率为ω₃和ω₄的光就能 够从噪声中形成。 相位匹配条件:Δk_M+Δk_W+Δk_NL=0 式中,Δk_M,Δk_M和Δk_NL分别代表由材料色散、波导色散和非线性色散效应引 起的相位失配。在简并情况下(ω₁=ω₂) Δk_M=[n₃ω₃+n₄ω₄-2n₁ω₁]/c Δk_W=[Δn₃ω₃+Δn₄ω₄-(Δn₁+Δn₂)ω₁]/c Δk_NL=γ(P₁+P₂) 式中,Δn₁,Δn₂和Δn₃分别代表三种频率的折射率的变化。 为实现相位匹配,它们中至少有一项必须为负。 在单模光纤中有三种技术可实现相位匹配:(1)利用小频移和低泵浦功率 减小Δk_M和Δk_NL;(2)运转在零色散波长附近,使得Δk_W几乎能抵消Δk_M+Δk_NL;(3) 运转在以反常色散区,使得Δk_W<0,抵消Δk_M+Δk_NL。 对于多模光纤,不同模式传输的光波,使得Δk_W<0,则在此范围内,可实 现相位匹配。 本发明的有益效果: 利用零色散波长实现了群速度色散补偿,有效地实现了参量光的振荡。 极大地减小了谐振腔内的插入损耗,克服了超连续谱等四波混频效应的抑制, 提高了参量光功率和效率。参量光不产生色散,保证了参量光的脉冲不被色散 和各种非线性光学效应展宽。通过谐振腔镜(即高反镜2和输出镜3)镀参量光 窄带光学膜,而不需插入选模器件,即可实现参量光的窄线宽。该类光学参量 振荡器能够产生可见光至中远红外飞秒和皮秒激光,波长范围宽。参量光能够 调谐输出。光学参量振荡器的简单紧凑,便于生产安装和非专业人员操作使用。 该类光学参量振荡器在钛宝石锁模激光泵浦下能够产生1053nm超快激光,作为 种籽源,在激光核聚变和激光加工等领域具有重要用途。 参量振荡光波长处于双零色散非线性材料的零色散波长,不需要进行群速 度色散补偿。这样不仅极大地降低了技术难度,而且消除了色散补偿光学元件 产生的光学损耗,极大地降低了泵浦阈值。采用具有平坦色散且色散很小的双 零色散非线性材料,能够有效地实现参量光调谐输出。参量振荡光脉冲形状受 双零色散非线性材料的色散影响,保持高质量的脉冲形状,特别是能够生产很 窄的超短脉冲。不需要插入选模器件,有效地实现参量振荡光的窄线宽输出。 附图说明 图1为一种光学参量振荡器的光路示意图之一。 图2为一种光学参量振荡器的光路示意图之二。 图中:双零色散波长的非线性光学材料1,高反镜2,输出镜3,参量振荡 光光束准直器4,参量光线宽压缩器5,泵浦光耦合器6,λ/2相位延迟器7, 泵浦光功率控器8和光学隔离器9。 具体实施方式 结合附图对本发明做进一步描述。 实施例一 如图1所示,本光学参量振荡器包括:双零色散波长的非线性微结构1,高 反射镜2,输出镜3,参量振荡光光束准直器4,线宽压缩器5,泵浦光耦合器6, λ/2相位延迟器7,泵浦光功率控器8和光学隔离器9。 高反射镜2和输出镜3组成谐振腔,双零色散波长非线性材料1放置在谐 振腔之中,参量振荡光光束准直器4放置在双零色散波长非线性材料1的输出 端,参量光线宽压缩器5放置在经参量振荡光光束准直器4准直的光路中,泵 浦光耦合器6放置在靠近高反射镜2的谐振腔外面,λ/2相位延迟器7放置在泵 浦光耦合器6入射端前面,泵浦光功率控制器8放置在λ/2相位延迟器7入射 端前面,光学隔离器9在泵浦光入射的最前端。 本实施例中所使用的具体器件: 双零色散波长的非线性微结构光纤1是一种石英基的非线性光子晶体光纤, 其零色散波长分别是645nm和1053nm,长度不大于20cm。 高反射镜2是平平镜:是对高反射镜2的一个侧面,镀对800nm泵浦光透 过率大于95%的高增透膜;对高反射镜2的另一个侧面,镀对1053nm反射率 99.99%的高反射膜的高反射镜。 输出镜3是平平镜:是对输出镜3的一个侧面镀1053nm反射率99.5%的高 反射膜的输出镜。 参量振荡光光束准直器4:是40×显微物镜。镀对1053nm振荡光高透射膜, 透过率99%。 线宽压缩器5:为标准具。 泵浦光耦合器6:采用50×长焦距物镜,工作距23mm。 λ/2相位延迟器7:采用λ/2石英波片。 泵浦光功率控制器8:采用中性光学衰减片。 光学隔离器9:是对泵浦光800nm高透的光学隔离器。 本发明使用钛宝石锁模激光器(脉宽为飞秒量级)作为泵浦源,泵浦光波 长为800nm,先后经过光学隔离器9、泵浦光功率控制器8、λ/2相位延迟器7、 泵浦光耦合器6、高反射镜2,经聚焦进入双零色散波长的非线性微结构光纤1, 该类微结构光纤产生简并四波混频,这个光学参量振荡器就产生了1053nm参量 光的谐振,获得1053nm飞秒激光。 实施例二 如图1所示,本光学参量振荡器包括:双零色散波长的非线性光子晶体光 纤1,高反射镜2和输出镜3组成的谐振腔,参量振荡光光束准直器4,线宽压 缩器5,泵浦光耦合器6,λ/2相位延迟器7,泵浦光功率控制器8和光学隔离 器9。 高反射镜2和输出镜3组成谐振腔,双零色散波长非线性材料1放置在谐 振腔之中,参量振荡光光束准直器4放置在双零色散波长非线性材料1的输出 端,参量光线宽压缩器5放置在经参量振荡光光束准直器4准直的光路中,泵 浦光耦合器6放置在靠近高反射镜2的谐振腔外面,λ/2相位延迟器7放置在泵 浦光耦合器6入射端前面,泵浦光功率控制器8放置在λ/2相位延迟器7入射 端前面,光学隔离器9在泵浦光入射的最前端。 本实施例中所使用的具体器件: 双零色散波长的非线性微结构光纤1:是一种Bi₂O₃基的非线性光子晶体光 纤,其零色散波长分别是1550nm和2454nm,长度不大于20cm。 高反射镜2是平平镜:是对高反射镜2的一个侧面,镀对1900nm泵浦光透 过率大于95%的高增透膜:是对高反射镜2的另一个侧面,镀对1550nm和2454nm 反射率99.99%的高反射膜的高反射镜。 输出镜3是平平镜:对输出镜3的一个侧面镀对1053nm和2454nm反射率 99.5%的高反射膜的输出镜。 参量振荡光光束准直器4:是40×物镜,镀对1053nm和2454nm振荡光高透 射膜,透过率99%。 线宽压缩器5:是双折射滤光片。 泵浦光耦合器6:是50×显微物镜,工作距23mm。 λ/2相位延迟器7:是λ/2石英波片。 泵浦光功率控器8:采用中性光学衰减片。 光学隔离器9:是对1550nm泵浦光高透的光学隔离器。 本发明使用掺Tm³⁺双包层光纤锁模激光器(脉宽为皮秒量级)作为泵浦源, 泵浦光波长为1900nm,先后经过光学隔离器9、泵浦光功率控器8、λ/2相位延 迟器7、泵浦光耦合器6、高反镜2,聚焦进入双零色散波长的非线性微结构光 纤1。该类光子晶体光纤产生简并四波混频,该类光学参量振荡器就形成了 1550nm和2454nm的参量光的双谐振,同时获得1550nm和2454nm皮秒激光。 实施例三 如图2所示,本光学参量振荡器包括:双零色散波长的非线性光子晶体光 纤1,高反射镜2和输出镜3组成的谐振腔,参量振荡光光束准直器4,参量光 线宽压缩器5,泵浦光耦合器6,λ/2相位延迟器7,泵浦光功率控制器8和光 学隔离器9。 高反射镜2和输出镜3组成谐振腔,双零色散波长非线性材料1放置在谐 振腔之中,参量振荡光光束准直器4放置在双零色散波长非线性材料1的输出 端,参量光线宽压缩器5放置在经参量振荡光光束准直器4准直的光路中,泵 浦光耦合器6放置在靠近高反射镜2的谐振腔里面,λ/2相位延迟器7放置在泵 浦光耦合器6入射端前面,泵浦光功率控制器8放置在λ/2相位延迟器7入射 端前面,光学隔离器9在泵浦光入射的最前端。 本实施例中所使用的具体器件: 双零色散波长的非线性微结构光纤1:是一种石英基的非线性微结构光纤, 其零色散波长分别是645nm和1053nm,长度不大于20cm。 输出镜3是平平镜:是对输出镜3的一个侧面镀对1053nm反射率99.5%的 高反射膜的输出镜。 参量振荡光光束准直器4:是40×显微物镜。镀对1053nm振荡光高透射膜, 透过率99.5%。 线宽压缩器5:为标准具。 泵浦光耦合器(6):采用光纤耦合器,对800nm泵浦光镀增透膜,透过率 大于95%,对1053nm振荡光镀增透膜,透过率99.5%。 λ/2相位延迟器7:采用λ/2石英波片。 泵浦光功率控器8:采用中性光学衰减片。 光学隔离器9:是对泵浦光800nm高透的光学隔离器。 本实施例中所使用的器件中高反射镜2采用光纤光栅。 本发明使用钛宝石锁模激光器(脉宽为飞秒量级)作为泵浦源,泵浦光波 长为800nm,先后经过光学隔离器9、泵浦光功率控制器8、λ/2相位延迟器7、 泵浦光耦合器6、高反射镜2,经聚焦进入双零色散波长的非线性微结构光纤1, 该类微结构光纤产生简并四波混频,这个光学参量振荡器就产生了1053nm参量 光的谐振,获得1053nm飞秒激光。 实施例四 如图2所示,本光学参量振荡器包括:双零色散波长的非线性光子晶体光 纤1,高反射镜2和输出镜3组成的谐振腔,参量振荡光光束准直器4,线宽压 缩器5,泵浦光耦合器6,λ/2相位延迟器7,泵浦光功率控制器8和光学隔离 器9。 高反射镜2和输出镜3组成谐振腔,双零色散波长非线性材料1放置在谐 振腔之中,参量振荡光光束准直器4放置在双零色散波长非线性材料1的输出 端,参量光线宽压缩器5放置在经参量振荡光光束准直器4准直的光路中,泵 浦光耦合器6放置在靠近高反射镜2的谐振腔里面,λ/2相位延迟器7放置在泵 浦光耦合器6入射端前面,泵浦光功率控制器8放置在λ/2相位延迟器7入射 端前面,光学隔离器9在泵浦光入射的最前端。 本实施例中所使用的具体器件: 高反射镜2是平平镜:是对高反射镜2的一个侧面,镀对1900nm泵浦光透 过率大于95%的高增透膜:是对高反射镜2的另一个侧面,镀对1550nm和2454nm 反射率99.99%的高反射膜的高反射镜。 参量振荡光光束准直器4:短焦距球面镜,镀对1053nm和2454nm振荡光 高透射膜,透过率99%。 线宽压缩器5:采用标准具。 泵浦光耦合器6:采用光纤波分复用器。 λ/2相位延迟器7:是λ/2石英波片。 泵浦光功率控器8:采用中性光学衰减片。 光学隔离器9:是对1550nm泵浦光高透的光学隔离器。 本实施例中输出镜(3)采用光栅,侧面是对1053nm和2454nm反射率为99.5% 的光栅。 本发明使用掺Tm³⁺双包层光纤锁模激光器(脉宽为皮秒量级)作为泵浦源, 泵浦光波长为1900nm,先后经过光学隔离器9、泵浦光功率控器8、λ/2相位延 迟器7、高反射镜2、泵浦光耦合器6、,聚焦进入双零色散波长的非线性微结构 光纤1。该类光子晶体光纤产生简并四波混频,该类光学参量振荡器就形成了 1550nm和2454nm的参量光的双谐振,同时获得1550nm和2454nm皮秒激光。