專利名稱：一種能倍頻的ktp電光調(diào)q器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本實(shí)用新型涉及一種電光Q開關(guān)器件，具體為一種在激光器中能實(shí)現(xiàn)電光調(diào)Q和倍頻非線性效應(yīng)的器件。
技術(shù)背景:KTP類晶體具有大的有效非線性系數(shù)和良好的電光性能，因此利用該類晶體研制光倍頻和電光復(fù)用器件的研究引起了人們極大的興趣。1994年，日本T.Takunori等用一塊lX3X5mm3的KTP晶體，對(duì)Nd = YVO4輸出的1064nm激光實(shí)現(xiàn)了同時(shí)倍頻和調(diào)Q。在重復(fù)頻率IOOHz時(shí)，調(diào)制得到脈寬為18ns的532nm脈沖激光輸出，峰值功率為 15.4ff (Takunori Taira, Takao Kobayash1.Q-switching and frequency doublingof solid-state laser by a single intracavity KTP crystal[J], IEEE.J.QuantumEleronies, 1994，30(3):800-804)。1995年，他們又實(shí)現(xiàn)了峰值功率230W的綠光輸出(Takunori Taira, Takao Kobayash1.1ntraeavity frequency doubling and Q-switchingin diode laser pumped Nd:YV041aser[J],APPlied 0pticsl995, 34(21):4298-4301)。1997年，姚建銓等對(duì)KTP晶體倍頻調(diào)Q時(shí)的匹配角和外加電壓進(jìn)行了計(jì)算(J.Q.Yao, X.ff.Sun, H.S.Kwok.Analysis of simultaneous Q-switching and frequency doublingin KTP[J]，Journal of modern optics, 1997，44(5):997-1004)。2000 年，陳飛等采用2X4X IOmm3的KTP晶體，在重復(fù)頻率為1kHz，λ/4電壓647V，泵浦功率IW時(shí)，實(shí)現(xiàn)了脈寬12ns、峰值功率762W的TEMtltl模輸出，并實(shí)現(xiàn)了器件化，整個(gè)體積只有半個(gè)彩色膠卷大小(陳飛，霍玉晶，新型電光調(diào)Q內(nèi)腔綠光激光器[J]，中國(guó)工程科學(xué)，2000，2 (4): 39-42)。以上方案中以KTP作為倍頻和電光Q開關(guān)器件，都用了一塊KTP晶體，按照相位匹配角度切割，采用加壓工作方式。但KTP晶體存在靜態(tài)雙折射相位延遲，影響到電光調(diào)Q的關(guān)門效果；而且按照常溫下的相位匹配角度切割，在倍頻時(shí)存在走離角，影響到倍頻轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容:·本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能補(bǔ)償走離角且能消除靜態(tài)雙折射相位延遲的能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)以上目的采取的方案為:一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，包括外殼、電極、電光晶體，電光晶體包括四塊II類臨界相位匹配角度切割的KTP晶體，從左到右依次設(shè)置第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體；在第一塊KTP晶體的上通電面鍍金膜，下通電面鍍金膜，在第二塊KTP晶體的前通電面鍍金膜，后通電面鍍金膜，在第三塊KTP晶體的上通電面鍍金膜，下通電面鍍金膜，在第四塊KTP晶體的前通電面鍍金膜，后通電面鍍金膜；從第一塊KTP晶體的上通電面鍍金膜、第二塊KTP晶體的前通電面鍍金膜、第三塊KTP晶體的下通電面鍍金膜和第四塊KTP晶體的后通電面鍍金膜引出金線，連接到正電極；從第一塊KTP晶體的下通電面鍍金膜、第二塊KTP晶體的后通電面鍍金膜、第三塊KTP晶體的上通電面鍍金膜和第四塊KTP晶體的前通電面鍍金膜引出金線，連接到負(fù)電極；器件電光調(diào)Q作用時(shí)采用退壓工作方式。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體均為低電導(dǎo)率的KTP晶體。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體均采用倍頻II類臨界相位匹配，切割角度為Θ =90° , φ=24.1°。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90 °放置的第四塊KTP晶體的通光面為正方形。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體相對(duì)的內(nèi)通光面用絕緣透明的光膠相連，外通光面鍛1064nm和532nm雙色增透膜。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體、相對(duì)第一塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體依次放置，中間間隔Imm左右，內(nèi)通光面和外通光面鍛1064nm和532nm雙色增透膜。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)以上目的原理為:KTP晶體倍頻II類臨界相位匹配的切割角度為θ=90°，φ=24.1°，此種切割方式下光波在在單塊KTP晶體中的傳播存在自然雙折射和走離角，本實(shí)用新型采用四塊完全相同的KTP晶體，以旋轉(zhuǎn)一定角度串接的方式補(bǔ)償走離角和靜態(tài)相位延遲。偏振光通過單塊KTP晶體時(shí)產(chǎn)生的相位延遲為_ In ,,Γ = — ~r{n2 - N )1
Λ=——(tiz -nx)L + — n]YclEzL = Ts +Tir
λ λ上式中，第一項(xiàng)「3為自然雙折射引起的相位延遲，與外加電場(chǎng)無(wú)關(guān)；第二項(xiàng)1\是由外加電場(chǎng)作用產(chǎn)生的相位延遲。若在此塊KTP晶體之后在串接一旋轉(zhuǎn)了 90°的完全相同的KTP晶體，則偏振光通過串接的KTP晶體時(shí)產(chǎn)生的相位延遲為:Γ = -■-( ；,- / t/
A
O JTTT=-nz)L + ~n]ycXEzL = -Γ5+Γ此時(shí)，自然雙折射(ηζ-ηχ)項(xiàng)被補(bǔ)償。因此，我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠很好的補(bǔ)償KTP晶體的自然雙折射。根據(jù)上述推導(dǎo)，兩兩對(duì)接后再旋轉(zhuǎn)90°串接的四塊KTP晶體的相位延遲為:
權(quán)利要求1.一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，包括外殼、電極、電光晶體，其特征在于: 電光晶體包括四塊以II類臨界相位匹配角度切割的KTP晶體，從左到右依次設(shè)置第一塊KTP晶體(I);相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2);相對(duì)于第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°旋轉(zhuǎn)放置的第三塊KTP晶體(3);相對(duì)于第三塊KTP晶體(3)旋轉(zhuǎn)90 °放置的第四塊KTP晶體(4 ); 在第一塊KTP晶體(I)的上 通電面鍍金膜(5)，下通電面鍍金膜(6)，在第二塊KTP晶體(2 )的前通電面鍍金膜(7 )，后通電面鍍金膜(8 )，在第三塊KTP晶體(3 )的上通電鍍金膜(9)，下通電鍍金膜(10)，在第四塊KTP晶體(4)的前通電鍍金膜(11)，后通電鍍金膜(12)；從第一塊KTP晶體的上通電面鍍金膜(5)、第二塊KTP晶體的前通電面鍍金膜(7)、第三塊KTP晶體的下通電面鍍金膜(10)和第四塊KTP晶體的后通電面鍍金膜(12)引出金線，連接到正電極(13);從第一塊KTP晶體的下通電面鍍金膜(6)、第二塊KTP晶體的后通電面鍍金膜(8)、第三塊KTP晶體的上通電面鍍金膜(9)和第四塊KTP晶體的前通電面鍍金膜(11)引出金線，連接到負(fù)電極(14);器件電光調(diào)Q作用時(shí)采用退壓工作方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，其特征在于: 第一塊KTP晶體(I)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體(3)和相對(duì)第三塊KTP晶體旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體(4)均為低電導(dǎo)率的KTP晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，其特征在于: 第一塊KTP晶體(I)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體(3)和相對(duì)第三塊KTP晶體(3)旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體(4)均采用倍頻II類臨界相位匹配，切割角度為q=90°，j=24.1。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，其特征在于: 第一塊KTP晶體(I)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體(3)和相對(duì)第三塊KTP晶體(3)旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體(4)的通光面為正方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，其特征在于: 第一塊KTP晶體(I)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體(3)和相對(duì)第三塊KTP晶體(3)旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體(4)相對(duì)的內(nèi)通光面用絕緣透明的光膠相連，外通光面鍍1064nm和532nm雙色增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，其特征在于: 第一塊KTP晶體(I)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)90°放置的第二塊KTP晶體(2)、相對(duì)第一塊KTP晶體(I)旋轉(zhuǎn)180°放置的第三塊KTP晶體(3)和相對(duì)第三塊KTP晶體(3)旋轉(zhuǎn)90°放置的第四塊KTP晶體(4)依次放置，內(nèi)通光面和外通光面均鍍1064nm和532nm雙色增透膜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能倍頻的KTP電光調(diào)Q器件，包括外殼、電極、電光晶體，電光晶體包括從左到右依次設(shè)置的四塊低電導(dǎo)率、Ⅱ類倍頻臨界相位匹配角度切割的KTP晶體，依次旋轉(zhuǎn)90°放置；在第一、三塊KTP晶體的上、下通電面鍍金膜，在第二、四塊KTP晶體的前、后通電面鍍金膜；從第一塊晶體的上通電面、第二塊晶體的前通電面、第三塊晶體的下通電面和第四塊晶體的后通電面引出金線，連接到正電極；從四塊晶體的另一側(cè)通電面引出金線，連接到負(fù)電極；器件電光調(diào)Q作用時(shí)采用退壓工作方式。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)倍頻和電光調(diào)Q兩種功能的同時(shí)補(bǔ)償了走離角和靜態(tài)雙折射相位延遲，消除了晶體加壓時(shí)對(duì)相位匹配角的影響。
文檔編號(hào)H01S3/115GK203119286SQ201220657568
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者張玉萍, 劉陵玉, 張曉 , 張洪艷, 張會(huì)云 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)