溫控光脈沖參量放大裝置制造方法及圖紙

一種溫控光脈沖參量放大裝置。包括置于溫控器中致冷腔內的放大元件，信號光束與波長比它短、光強比它強的泵浦光束同時透過致冷腔的入射窗口射入到放大元件內。由于放大元件始終處于致冷腔內的恒溫狀態下，溫度變化為ΔＴ＝０，所以，經過放大元件放大后的信號光束頻率變化Δω＝０。同時在信號光源與放大元件之間的光路上置有展寬器，所以最后獲得的是脈沖寬度被展寬的、穩定的放大１０↑［２８］倍的信號光束。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術是一種溫控光脈沖光學參量放大裝置。主要用來放大弱光信號的光強并保持放大信號穩定。在先技術中金石琦等專利技術人在專利申請CN1258016A中提供了一種光學參量放大裝置，如圖1所示，包括，最核心的元件為放大元件4，置于放大元件4的入射面γ之前有信號光源1和泵浦光源2，信號光源1和泵浦光源2連接有同一個同步控制器3。置于放大元件4的出射面c之后有第一探測器5和第二探測器6，第一探測器5和第二探測器6的輸出同時連接到數據處理顯示器7上。信號光源1和泵浦光源2同是以激光器構成的。泵浦光源2發射的泵浦光Gp的波長λp小于信號光源1發射的信號光Gs的波長λs，即λp＜λs。而泵浦光Gp的光強Ip必須大于信號光Gs的光強Is，即Ip＞Is。泵浦光Gp和信號光Gs由同步控制器3控制，必須同時進入到放大元件4內。上述結構的放大裝置中由于構成放大元件4的非線性晶體的耦合效應，使(弱光)信號光束Gs得到放大。此放大裝置雖然簡單而且放大倍率高，但放大信號不穩定，使用起來較困難。本專利技術的目的是提供一種既能將弱的脈沖激光信號的光強放大又能穩定放大信號光并光脈沖寬度是經過展寬的溫控光脈沖參量放大裝置。結構將既簡單，又容易操作。本專利技術的放大裝置，如圖2所示，包括，最核心的元件是放大元件4，放大元件4是置于溫控器9中的致冷腔901內。信號光源1和泵浦光源2由同一個同步控制器3控制。信號光源1與放大元件4之間的光路上置有展寬器8。信號光源1發射的光脈沖Gs經過展寬器8后與泵浦光源2的光脈沖Gp兩者以光軸O1O1與O2O2之間的夾角α≠0同時通過溫控器9的入射窗口9010進入到放大元件4的入射面γ上。置于放大元件4的出射面C和溫控器9中致冷腔901的出射窗口907之后有第一探測器5和第二探測器6，第一探測器5和第二探測器6的輸出同時連接到數據處理顯示器7上。所說的溫控器9含有帶入射窗口9010和出射窗口907的致冷腔901。致冷腔901的腔壁909內分布有冷卻液的流液通道908，流液通道908有通到腔壁909外的進液口904和出液口905。進液口904上帶有進液開關903，進液開關903與帶有伸進致冷腔901內的測溫器906的溫控開關902相連，如圖2、圖3所示。所說的致冷腔901內的溫度變化是通過測溫器906隨時測得的溫度后通到溫控開關902上，由溫控開關902控制進液開關903的開與關。也就是說，當測溫器906測到致冷腔901內的溫度升高時，溫控開關902立刻將進液開關903打開，冷卻液流經分布在腔壁909內的流液通道908，將致冷腔901內的熱量帶走，開始致冷。當溫度降到所要求的溫度時，則溫控開關902又將進液開關903關閉，停止制冷。致冷腔901內始終處于恒溫狀態。所以使置于致冷腔901內的放大元件4始終保持在恒溫狀態下。即使當泵浦光束Gp和信號光束Gs同時通過致冷腔(901)的入射窗口(9010)射入放大元件4內使放大元件4溫度升高，其熱量將會隨時被致冷腔901腔壁909內液流通道908里的冷卻液帶走，從而使放大元件4始終保持在恒溫下，則溫度變化ΔT=0。上述致冷腔901中的腔壁909內還可以置有半導體列陣元件為半導體致冷。所說的致冷腔901的入射窗口9010和出射窗口907是能夠同時透過信號光束Gs和泵浦光束Gp的鍍有增透膜的平面透鏡，或者是氣動窗口。所說的展寬器8主要包括閃耀光柵801，凸面反射鏡802和凹面反射鏡803，如圖4所示。所說的放大元件4也是由非線性晶體構成的。非線性晶體是雙軸晶體，如是磷酸鈦氧鉀晶體(KTP)，或是三硼酸鋰晶體(LBO)；或者是負單軸晶體，如是磷酸氘鉀晶體(KDP)，或是磷酸二氫銨晶體(ADP)，或是鈮酸鋰晶體(LiNO3)，或是β-偏硼酸鋇晶體(BBO)等；或者是正單軸晶體，如是鎘鍺砷晶體(CdGeAs2)等。構成信號光源1和泵浦光源2的激光器是固體激光器，或者是氣體激光器，或者是液體激光器。第一探測器5和第二探測器6都是CCD二極管陣列探測器，或者是光電二極管，或是光電倍增管。數據處理顯示器7是示波器，或者是計算機，或者是使用裝置。同步控制器3由延時器構成。本專利技術的放大裝置信號光束Gs的放大過程是已知的當由同步控制器3控制的信號光源1發射的信號光束Gs經展寬器8展寬后和泵浦光源2發射的泵浦光束Gp同時透過入射窗口9010入射到置于溫控器9中致冷腔901里的放大元件4內，由于構成放大元件4的非線性晶體的耦合效應，使信號光束Gs放大，由放大元件4輸出的兩束光，一束光是被放大的信號光Gs，另一束光稱為空閑光Gi。信號光Gs在放大元件4內的放大增益為G=1+(γL)2(sinh(B)B)2---(1)]]>L是作為放大元件4的晶體長度。其中B=(γL)2-(ΔkL/2)2---(2)]]>其中放大系數γ為γ=4πdeffIp/2ϵonpnsnicλsλi---(3)]]>(2)式中Δk是相位失諧量，(3)式中deff是作為放大元件4的晶體的有效非線性系數，Ip為泵浦光束Gp強度，εo為真空介電常數，np為泵浦光束Gp的折射率，ns為信號光束Gs折射率，ni為空閑光Gi折射率，c為光速，λs為信號光束Gs波長，λi為空閑光Gi波長。光在作為放大元件4的晶體中傳播時，折射率將隨溫度的變化而改變，由于溫度變化的結果導致信號光束Gs的頻率產生漂移Δω-={ω-p[∂np∂T-∂ns∂T]/[2∂ns∂ω-s+ω-p2(∂2np∂ω-p2)]}1/2ΔT1/2---(4)]]>式中Δω為信號光束Gs的變化圓頻率，ΔT為放大元件4的溫度變化數值，ωp為泵浦光束Gp的頻率，T為放大元件4的溫度，ωs為信號光束Gs的頻率。由上述的(4)式可以看出溫度的變化對信號光束Gs的頻率變化Δω的影響是很明顯的，所以，若不采取措施使放大元件4的溫度保持不變，則經放大元件4輸出的信號光束Gs顯然是不穩定的。因此本專利技術的放大元件4置于溫控器9中致冷腔901內，當放大元件4的溫度變化時，由致冷腔901內的測溫器906隨時測量出給溫控開關902，由溫控開關902控制進液開關903的開與關，使放大元件4始終處于致冷腔901內的恒溫狀態下，即溫度變化ΔT=0，由(4)式可知Δω=0。所以，經過本專利技術的放大元件4輸出的放大后的信號光束Gs是穩定的。本專利技術的溫控光脈沖參量放大裝置的優點本專利技術的優點在于本專利技術的放大裝置的放大元件4是置于溫控器9中致冷腔901內，使放大元件4始終處于最佳工作狀態的恒溫下，即ΔT=0。所以不僅保證經本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溫控光脈沖參量放大裝置：包括在核心放大元件（４）的入射面（γ）之前置有由同一同步控制器（３）控制泵的浦光源（２）和信號光源（１），泵浦光源（２）發射的泵浦光束（Ｇ↓［ｐ］）的波長λ↓［ｐ］小于信號光源（１）發射的信號光束（Ｇ↓［ｓ］）的波長λ↓［ｓ］，而泵浦光束（Ｇ↓［ｐ］）的光強Ｉ↓［ｐ］大于信號光束（Ｇ↓［ｓ］）的光強Ｉ↓［ｓ］；同時泵浦光束（Ｇ↓［ｐ］）和信號光束（Ｇ↓［ｓ］）在同時入射到放大元件（４）的入射面（γ）時兩光軸（Ｏ↓［１］Ｏ↓［１］，Ｏ↓［２］Ｏ↓［２］）有夾角α≠０；在放大元件（４）的出射面（Ｃ）之后置有同時連接到數據處理顯示器（７）上的第一探測器（５）和第二探測器（６），其特征在于放大元件（４）是置于溫控器（９）中的致冷腔（９０１）內；在信號光源（１）與放大元件（４）之間的光路上置有展寬器（８）。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：金石琦，徐至展，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]