四腔镜行波腔调谐装置、补偿方法、电子设备及存储介质

1.本公开涉及光学技术领域，尤其涉及一种四腔镜行波腔调谐装置、补偿方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.全固态可调谐长波激光器一般是指基于激光晶体实现的8-12μm激光器，通常基于非线性频率变换技术实现。目前，光参量振荡技术(opo，optical parametric oscillator)是常用的技术手段之一，利用激光晶体的非线性特征，将高能量的短波激光转换为长波激光，实现具有连续可调谐光谱的长波激光输出。长波opo多采用角度相位匹配技术，采用旋转晶体的方式可以实现调谐。
3.目前国内外针对全固态可调谐长波激光技术的研究仅局限于机械式旋转晶体，调谐速度慢，而且并未研究旋转晶体对激光输出特性所带来的影响。由于晶体的折射率与空气折射率相差较大，在调谐过程中转动晶体将引起谐振腔失谐或增益降低，影响opo参量光的激光转换效率，极大地限制了全固态可调谐长波激光技术的发展。


技术实现要素：

4.本公开的主要目的在于提供一种四腔镜行波腔调谐装置、补偿方法、电子设备及存储介质，旨在解决以上至少一个技术问题。
5.为实现上述目的，本公开实施例第一方面提供一种四腔镜行波腔调谐装置，包括：
6.第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜和非线性晶体；
7.所述第一平面镜，用于将接收到的泵浦光透射给所述非线性晶体；
8.所述非线性晶体，置于所述第一平面镜和所述第二平面镜之间，用于将接收到的所述泵浦光转换成信号光和闲频光，并发射所述信号光和所述闲频光给所述第二平面镜；
9.所述第二平面镜，用于将接收到的所述闲频光透射给外部装置，以及，将接收到的所述信号光反射给所述第三平面镜；
10.所述第三平面镜，用于耦合部分接收到的所述信号光并输出给外部装置，以及，将接收到的所述信号光反射给所述第四平面镜；
11.所述第四平面镜，用于接收到的将所述信号光反射给所述第一平面镜。
12.在本公开一实施例中，所述装置还包括：
13.旋转电机，用于将所述非线性晶体沿中心点旋转预设角度α。
14.在本公开一实施例中，所述装置还包括：
15.平移电机，用于将所述第一平面镜、所述第三平面镜或第四平面镜平移预设距离，以补偿因所述非线性晶体旋转而引起的所述四腔镜行波腔调谐装置的谐振腔失谐。
16.在本公开一实施例中，所述平移电机，还用于在所述非线性晶体沿中心点旋转预设角度α时，将所述第四平面镜平移预设距离δl；
17.其中，l为所述非线性晶体的长度，n为所述非线性晶体的折射率。
18.在本公开一实施例中，所述第一平面镜对所述泵浦光具有透射作用，且对所述信号光和所述闲频光具有反射作用；
19.所述第二平面镜对所述泵浦光和所述闲频光具有透射作用，对所述信号光具有反射作用；
20.所述第三平面镜对所述信号光具有输出耦合率；
21.所述第四平面镜对所述信号光具有反射作用。
22.在本公开一实施例中，所述非线性晶体为zgp晶体。
23.本公开实施例第二方面提供一种四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法，包括：
24.注入泵浦光给第一平面镜；
25.旋转非线性晶体，以实现调谐；
26.将第一平面镜、第三平面镜或第四平面镜平移预设距离，以通过第二平面镜输出可调谐激光。
27.在本公开一实施例中，所述方法还包括：
28.获取所述非线性晶体的旋转角度α、所述非线性晶体的长度l和所述非线性晶体的折射率n；
29.根据所述非线性晶体的旋转角度α、所述非线性晶体的长度l和所述非线性晶体的折射率n，计算所述第四平面镜平移距离δl；
30.其中，
31.本公开实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：
32.存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现本公开实施例第一方面提供的四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法方法。
33.本公开实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开实施例第一方面提供的四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法。
34.从上述本公开实施例可知，本公开提供的四腔镜行波腔调谐装置、补偿方法、电子设备及存储介质，可控制非线性晶体旋转角度，实现可调谐激光输出，通过平移平面镜，保证在调谐过程中因晶体旋转引起的谐振腔失谐得到有效补偿，进而获得高转换效率的全固态可调谐长波激光输出。
附图说明
35.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
这些附图获得其他的附图。
36.图1为本公开一实施例提供的四腔镜行波腔调谐装置的结构示意图；
37.图2为本公开一实施例提供的四腔镜行波腔调谐装置调谐的结构示意图；
38.图3为本公开一实施例提供的四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法的流程示意图；
39.图4示出了一种电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
40.为使得本公开的公开目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
41.请参阅图1，图1为本公开一实施例提供的四腔镜行波腔调谐装置的结构示意图，该装置主要包括：
42.第一平面镜10、第二平面镜20、第三平面镜30、第四平面镜40和非线性晶体50；
43.所述第一平面镜10，用于将接收到的泵浦光透射给所述非线性晶体50；
44.所述非线性晶体50，置于所述第一平面镜10和所述第二平面镜20之间，用于将接收到的所述泵浦光转换成信号光和闲频光，并发射所述信号光和所述闲频光给所述第二平面镜20；
45.所述第二平面镜20，用于将接收到的所述闲频光透射给外部装置，以及，将接收到的所述信号光反射给所述第三平面镜30；
46.所述第三平面镜30，用于耦合部分接收到的所述信号光并输出给外部装置，以及，将接收到的所述信号光反射给所述第四平面镜40；
47.所述第四平面镜40，用于接收到的将所述信号光反射给所述第一平面镜10。
48.在本公开一实施例中，该装置还包括旋转电机，用于将所述非线性晶体50沿中心点旋转预设角度α。
49.在本公开一实施例中，该装置还包括平移电机，用于将所述第一平面镜10、所述第三平面镜30或第四平面镜40平移预设距离，以补偿因所述非线性晶体50旋转而引起的所述四腔镜行波腔调谐装置的谐振腔失谐。
50.在本公开一实施例中，所述平移电机，还用于在所述非线性晶体50沿中心点旋转预设角度α时，将所述第四平面镜40平移预设距离δl；
51.其中，l为所述非线性晶体50的长度，n为所述非线性晶体50的折射率。
52.在本公开一实施例中，所述第一平面镜10对所述泵浦光具有透射作用，且对所述信号光和所述闲频光具有反射作用；所述第二平面镜20对所述泵浦光和所述闲频光具有透射作用，对所述信号光具有反射作用；所述第三平面镜30对所述信号光具有输出耦合率；所述第四平面镜40对所述信号光具有反射作用。
53.在本公开一实施例中，所述非线性晶体50为zgp晶体。
54.请参阅图1和图2，如图1和图2所示，光学谐振腔由第一平面镜10、第二平面镜20、第三平面镜30、第四平面镜40组成，非线性晶体50置于第一平面镜10、第二平面镜20之间。第一平面镜10对泵浦光高透、对信号光和闲频光高反，第二平面镜20对泵浦光和闲频光高透、对信号光高反，第三平面镜30对信号光有一定的输出耦合率，第四平面镜40对信号光高反。该谐振腔类型为行波腔，泵浦光通过非线性晶体50，产生信号光和闲频光，其中信号光在谐振腔内传播，信号光从第三平面镜30输出，闲频光从第二平面镜20输出。泵浦光透过第一平面镜10入射到非线性晶体50前端面，当晶体未发生旋转时，信号光在谐振腔内经第二平面镜20、第三平面镜30、第四平面镜40和第一平面镜10传播一周后，返回到非线性晶体50前端面同一位置，形成有效谐振，闲频光由第二平面镜20输出。当非线性晶体50旋转角度为α时，信号光发生偏移，这种偏移将引起偏移后的信号光增益位置产生相应的变化，此时通过第四平面镜40，使得偏移后的信号光能够在谐振腔内传播一周后回到晶体前端面同一位置，重新形成谐振，闲频光由第二平面镜20输出。
55.在本公开一示例中，采用信号光单谐振的谐振腔，信号光传播路线为矩形。第一平面镜10对泵浦光(2.1μm)高透、对信号光(2.6-2.8μm)和闲频光(8.0-9.5μm)高反，第二平面镜20对泵浦光(2.1μm)和闲频光(8.0-9.5μm)高透、对信号光(2.6-2.8μm)高反，第三平面镜30对信号光(2.6-2.8μm)的输出耦合率为18％，第四平面镜40对信号光(2.6-2.8μm)高反。zgp非线性晶体50置于第一平面镜10和第二平面镜20之间，晶体尺寸为6mm
×
6mm
×
20mm，zgp非线性晶体50切割角度为51.9
°
。泵浦光波长为2.1μm，功率为23.03w，重复频率为10khz，脉冲宽度为25.0ns。当未旋转zgp非线性晶体50时，泵浦光垂直入射到zgp非线性晶体50端面，输出激光波长为8.00μm。通过旋转zgp非线性晶体50角度为2.4
°
时，平移电机带动第四平面镜40移动距离为0.571mm，输出激光波长为9.22μm。该可调谐长波光参量振荡激光器谐振腔补偿和激光输出特性如表1所示。
56.表1
[0057][0058][0059]
请参阅图3，图3为本公开一实施例提供的四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法的流程示意图，该方法包括：
[0060]
s101、注入泵浦光给第一平面镜。
[0061]
s102、旋转非线性晶体，以实现调谐。
[0062]
s103、将第一平面镜、第三平面镜或第四平面镜平移预设距离，以通过第二平面镜输出可调谐激光。
[0063]
在本公开一实施例中，所述方法还包括：获取所述非线性晶体的旋转角度α、所述非线性晶体的长度l和所述非线性晶体的折射率n，根据所述非线性晶体的旋转角度α、所述
非线性晶体的长度l和所述非线性晶体的折射率n，计算所述第四平面镜平移距离δl。
[0064][0065]
请参见图4，图4示出了一种电子设备的硬件结构图。
[0066]
本实施例中所描述的电子设备，包括：
[0067]
存储器41、处理器42及存储在存储器41上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时实现前述图1所示实施例中描述的多轴运动系统的同步控制方法。
[0068]
进一步地，该电子设备还包括：
[0069]
至少一个输入设备43；至少一个输出设备44。
[0070]
上述存储器41、处理器42输入设备43和输出设备44通过总线45连接。
[0071]
其中，输入设备43具体可为摄像头、触控面板、物理按键或者鼠标等等。输出设备44具体可为显示屏。
[0072]
存储器41可以是高速随机存取记忆体(ram，random access memory)存储器，也可为非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器41用于存储一组可执行程序代码，处理器42与存储器41耦合。
[0073]
进一步地，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是设置于上述各实施例中的电子设备中，该计算机可读存储介质可以是前述图4所示实施例中的电子设备。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述图1所示实施例中描述的四腔镜行波腔调谐的谐振腔补偿方法。进一步地，该计算机可存储介质还可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0074]
需要说明的是，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0075]
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。
[0076]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
[0077]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0078]
以上为对本发明所提供的一种四腔镜行波腔调谐装置、补偿方法、电子设备及存储介质的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。