一種光程精密補償器制造技術

本發明專利技術公開了一種光程精密補償器，包括第一棱鏡和第二棱鏡，兩個棱鏡均為等腰三角形棱鏡且頂角大小相等，沿長度方向平行放置，兩個棱鏡的相鄰的等腰側面相互平行并具有預定寬度的間隔，等腰側面均為通光面，同一光線對兩個棱鏡的入射角和出射角均為布儒斯特角，且第一棱鏡沿底面的垂向上的位置可調節，第二棱鏡固定。本發明專利技術還提供了一種基于上述光程精密補償器的聲光鎖模激光器和光參量放大器。本發明專利技術以較為簡單的棱鏡對結構實現了高精度光程補償，大幅減少了與光程調整相關的工作量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學
，特別是涉及一種光程精密補償器。
技術介紹
在聲光主動鎖模激光器中，聲光調制器的工作頻率嚴格決定了激光諧振腔的長度，如果諧振腔長的誤差在百微米量級，就會影響鎖模輸出穩定性。通常，主動鎖模激光器采用機械或壓電陶瓷移動腔鏡的方法來精密調整諧振腔的長度，這種調節方式對機械加工精度要求較高，且易引起諧振腔的失諧，導致調節工作量大。在皮秒光參量放大(OPA)技術中，為了獲得高的轉換效率，要求泵浦光與信號光時間、空間嚴格同步。通常，半導體可飽和吸收鏡(SemiconductorSaturable AbsorberMirror, SESAM)實現的被動鎖模皮秒激光脈沖的寬度一般為皮秒量級，脈沖空間長度為毫米量級，這對光程補償的精度要求很高，而目前采用的常規補償方法是直接移動鏡面進行光程補償，缺陷是光線方向易發生變化，光程調節精度差。
技術實現思路
為了解決現有技術中難以對光程實施有效補償的問題，本專利技術提供了一種光程精密補償器。本專利技術的光程精密補償器包括第一棱鏡和第二棱鏡，兩個棱鏡均為等腰三角形棱鏡且頂角大小相等，沿長度方向平行放置，兩個棱鏡的相鄰的等腰側面相互平行并具有預定寬度的間隔，等腰側面均為通光面，同一光線對兩個棱鏡的入射角和出射角均為布儒斯特角，且第一棱鏡沿底面的垂向上的位置可調節，第二棱鏡固定。進一步地，兩個棱鏡的相鄰等腰側面之間的所述預定寬度的間隔為5-15_。進一步地，第一棱鏡的橫截面積大于第二棱鏡的橫截面積；第一棱鏡的長度為進一步地，調節所述第一棱鏡沿底面的垂向上的位置，兩個棱鏡的相鄰的等腰側面之間的間隔發生改變，以對入射光經過第一棱鏡、間隔和第二棱鏡的總光程進行調節，調節精度為10_5m量級。另一方面，本專利技術還提供了一種基于上述光程精密補償器的聲光鎖模激光器，其包括全反鏡、小孔光闌、激光工作物質、鎖模器和諧振腔輸出鏡，其中，在全反鏡和小孔光闌之間放置所述光程精密補償器，且所述第一棱鏡靠近全反鏡。本專利技術還提供了一種基于上述光程精密補償器的光參量放大器，其包括泵浦光反射鏡、信號光增透-泵浦光反射鏡以及光參量放大OPA非線性晶體，其中，在信號光的光路上設置有所述光程精密補償器，在信號光入射到信號光增透-泵浦光反射鏡之前，經過所述光程精密補償器；其中，所述第二棱鏡靠近所述信號光增透-泵浦光反射鏡。本專利技術有益效果如下I.以較為簡單的棱鏡對結構實現高精度光程補償，大幅減少與光程調整相關的工作量。2.設計獨到，構思巧妙，制作成本低，適用于鎖模激光器或其它激光器諧振腔腔長的精密調節。3.適用于紫外光、可見光、紅外光等多種波長激光的光程調節。附圖說明圖I是本專利技術的光程精密補償器結構示意圖。圖2是本專利技術實施例的聲光鎖模激光器結構示意圖。圖3是本專利技術實施例的光參量放大器結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖以及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不限定本專利技術。圖I所示為本專利技術的光程精密補償器結構示意圖，包括兩個棱鏡形成的棱鏡對，兩個棱鏡均為等腰三角形棱鏡，頂角大小相等，沿長度方向平行放置，(圖I示出的是棱鏡的橫截面)兩棱鏡之間有一定的間隙，相鄰的等腰側面相互平行(且由于頂角相等，兩棱鏡的底面必然相互平行)，兩個棱鏡的等腰側面均為通光面，光線從等腰側面入射；當光線從左側棱鏡入射后，經過左側棱鏡、兩個棱鏡之間的間隔，再經過右側棱鏡出射，在這個過程中，光線對兩個棱鏡的入射角和出射角均為布儒斯特角(則光線在兩個棱鏡中的傳播方向必然平行于棱鏡的底面)；在安裝方面，右側棱鏡固定安裝，左側棱鏡安裝在可調節的底座上，調節底座時，左側棱鏡沿其底面的垂向移動，在圖I中，通過底座下面的調節裝置，使左側棱鏡向上(向下)移動，可減小(增大)其與右側棱鏡之間的間隔，以此達到光程調節的目的。使用該棱鏡對光程精密補償器時，假設圖I中A為入射點，入射光線到達左側棱鏡的等腰側面上，由于入射角和出射角均為布儒斯特角(下文簡稱布氏角)，所以折射光線與棱鏡的底面平行，出射后到達右側棱鏡，仍以布氏角為入射角和出射角，B為出射點。光程調節時，調節左側棱鏡的位置，右側棱鏡固定，左側棱鏡和右側棱鏡的相對位置變化，左側棱鏡向上移動，兩個棱鏡之間的間隔縮小，光線在大棱鏡中位置的變化和間隔的縮小，造成光線在棱鏡對中的傳輸總距離發生變化，從而影響A點到B點的光程大小，實現光程調節。在圖I實施例中，左側棱鏡較右側棱鏡尺寸較大，也即其橫截面積大于右側棱鏡的橫截面積，這是因為該實施例設計為左側棱鏡可調節，右側棱鏡固定，所以光的入射點和出射點在左側棱鏡上的位置是變化的，而在右側棱鏡上的位置是不變的，所以設置左側棱鏡較大是合適的。按照實際需要，也可設置為兩個棱鏡的尺寸相同或左側棱鏡較小，根據光斑的大小確定，只要保證透光質量即可。在棱鏡的長度方面，沒有特殊要求，一般設計為6-15mm可滿足各種使用需求。在棱鏡加工工藝中，將兩個棱鏡的入射面和出射面拋光，保證面型和光潔度等參數的加工精度，更為重要的時候，棱鏡的頂角大小是嚴格規定的，根據入射角和出射角均為布氏角、入射光的波長和光在兩種介質中的折射率，應用幾何光學原理計算頂角大小，制作時嚴格按照計算結果進行加工，保證頂角大小符合要求。兩個棱鏡之間留有空隙，光線分別經兩個棱鏡的折射實現光程調節，對于這個空隙，也即兩棱鏡的相互平行的等腰側面的距離，一定程度上決定了光程的調節范圍，原則上沒有特殊約束，只要光線折射符合要求即可，實際中應使補償器的體積盡量小，以便于使用，通常兩者間隙在5-15mm較為合適。在本專利技術的實施例中，左側棱鏡的底座是可調節的，可通過有精細螺距的螺釘相連接的手輪實現這種調節，當轉動手輪時，通過螺釘聯動的棱鏡可以沿其底面的垂向上下緩慢移動，從而改變光程。在光程改變的過程中，光束的入射位置和方向相對于棱鏡變化極小，可以忽略，因此可以認為入射點和出射點固定不變，入射點在棱鏡上的機械移動量大于光程的改變量，在本專利技術的實施例中，調節左側棱鏡的機械移動精度可準確到O. 02mm,光程變化精度控制在O. 014mm，調節精度得到了大幅提高。在棱鏡的材料選取方面，兩個棱鏡材料相同，可以采用石英、K9玻璃或氟化鈣(CaF2)等光學材料。在本專利技術的實施例中，使用的入射激光的波長為1064nm，當棱鏡材料為石英時，光折射率n5|j= I. 45,計算可知實際光程變化量與機械移動量間的關系Λ I,石英=O. 71 Λ I ;當棱鏡材料為k9玻璃時，光折射率nk9 = I. 51，計算得實際光程變化量與機械移動量之間的關系為Al' k9 = O. 78Δ10可以看出，棱鏡采用石英材料時比k9玻璃時調節精度稍高。上述棱鏡對光程精密補償器可應用在聲光鎖模激光器中。在聲光鎖模激光器中，聲光調制器的工作頻率為/ ，其中為c光速，L為諧振腔的光程，由于鎖模激光器對諧振腔長要求很嚴格，諧振腔內的光信號只有滿足該工作頻率時，才能形成穩定的鎖模脈沖序列輸出。當調制器工作頻率和腔長不匹配時，光信號每次通過聲光調制器時都會有所損耗，嚴重影響鎖模效果。圖2為本專利技術的棱鏡對光程精密補償器應用于聲光鎖模激光器的結構示意圖，棱鏡對置于原有聲光鎖模激光器的光路上，如圖2所示，沿光路方向，棱鏡對光程本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光程精密補償器，其特征在于，包括：第一棱鏡和第二棱鏡，兩個棱鏡均為等腰三角形棱鏡且頂角大小相等，沿長度方向平行放置，兩個棱鏡的相鄰的等腰側面相互平行并具有預定寬度的間隔，等腰側面均為通光面，同一光線對兩個棱鏡的入射角和出射角均為布儒斯特角，且第一棱鏡沿底面的垂向上的位置可調節，第二棱鏡固定。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：秘國江，毛小潔，楊文是，鄒躍，龐慶生，王旭，鐘國舜，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十一研究所，
類型：發明
國別省市：