一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器的技術(shù)方案，該方案包括有泵浦源諧振腔、耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔，泵浦源諧振腔發(fā)出的激光束依次穿過耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔后射出。該方案采用雙波長甚至三波長泵浦源泵浦OPO系統(tǒng)，能夠使得兩對甚至三對參量光能同時滿足相位匹配條件，從而實現(xiàn)雙波段多波長激光輸出，解決單個OPO系統(tǒng)無法同時輸出多個波長的問題。
【專利說明】一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是1-3 μ m及3-5 μ m波段激光在光電對抗、大氣環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療以及光譜學(xué)研究等諸多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。基于頻率變換的光參量振蕩技術(shù)(OPO)是產(chǎn)生1-5 μ m波段紅外激光的有效途徑之一。
[0003]基于非線性過程的基本原理，光參量過程需要滿足相位匹配條件，目前通用的相位匹配方式有角度匹配、溫度匹配以及周期匹配等。不管利用哪種相位匹配方式，當(dāng)采用單一波長泵浦時，同時只有某一對波長的參量光能滿足相位匹配條件，從而實現(xiàn)泵浦光到參量光的能量轉(zhuǎn)移。若泵浦波長稍微變化一點，那么原有能滿足相位匹配條件的一對參量光將不再滿足相位匹配條件，取而代之的是另一對新的參量光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器的技術(shù)方案，該方案采用雙波長甚至三波長泵浦源泵浦OPO系統(tǒng)，能夠使得兩對甚至三對參量光能同時滿足相位匹配條件，從而實現(xiàn)雙波段多波長激光輸出，解決單個OPO系統(tǒng)無法同時輸出多個波長的問題。
[0005]本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的:一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，包括有泵浦源諧振腔、耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔，泵浦源諧振腔發(fā)出的激光束依次穿過耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔后射出。
[0006]作為本方案的優(yōu)選:泵浦源諧振腔內(nèi)包括有全反鏡、泵浦激光增益模塊、Q開關(guān)和輸出鏡；泵浦激光增益模塊發(fā)射出的激光束依次穿過Q開關(guān)和輸出鏡后射入隔離系統(tǒng)；全反鏡設(shè)置在泵浦激光增益模塊遠離光束輸出端的一側(cè)。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:耦合隔離系統(tǒng)包括有耦合透鏡組和隔離器；
作為本方案的優(yōu)選=OPO諧振腔包括有OPO全反鏡、OPO輸出鏡和非線性晶體，射入OPO諧振腔的激光束依次穿過OPO全反鏡、非線性晶體和OPO輸出鏡后射出OPO諧振腔。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:泵浦激光增益模塊能夠輸出雙波長或多波長脈沖激光。
[0009]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中泵浦激光增益模塊選擇為能同時輸出兩個或多個波長相近的泵浦激光增益模塊，通過對泵浦激光增益模塊、全反鏡以及輸出鏡膜系設(shè)計，可使激光器同時輸出多波長激光，同時考慮到多對參量光的相位匹配條件，通過合理設(shè)計非線性晶體的參數(shù)，可實現(xiàn)雙波段多波長參量光輸出。
[0010]由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著地進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，I為全反鏡，2為泵浦激光增益模塊，3為輸出鏡，4為耦合透鏡組，5為隔離器，6為OPO諧振腔，7為非線性晶體，8為OPO輸出鏡，9為OPO全反鏡，10為耦合隔離系統(tǒng)，11為Q開關(guān)，12為泵浦源諧振腔。

【具體實施方式】
[0013]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0014]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0015]通過附圖可以看出，本方案包括有泵浦源諧振腔12、耦合隔離系統(tǒng)10和OPO諧振腔6 ;泵浦源諧振腔12由全反鏡1、泵浦激光增益模塊2、Q開關(guān)11和輸出鏡3組成；耦合隔離系統(tǒng)10由耦合透鏡組4和隔離器5組成；0P0諧振腔6由OPO全反鏡9、OPO輸出鏡8和非線性晶體7組成。
[0016]【具體實施方式】一:
泵浦激光增益模塊2采用808nm側(cè)泵浦的Nd摻雜固體激光器，輸出波長主要由Nd離子4Fv2-4I1W和％2-4113/2兩個能級躍遷過程產(chǎn)生，一般為I μ m和1.3 μ m。包括如下激光器及輸出波長:Nd:YAG同時輸出1319nm及1338nm ；Nd:YAG同時輸出1064nm及1319nm ；Nd: YAG 同時輸出 1064nm、1319nm 及 1338nm ；Nd:YV04 同時輸出 1064nm 及 1342nm ；Nd:GdVO4同時輸出 1064nm 及 1342nm ；Nd: YAP 同時輸出 1079nm 及 1341nm ；Nd:YLF 同時輸出 1047nm及1053nm ;Nd:KGW同時輸出1067nm及1351nm等。Q開關(guān)采用Iym和1.3μπι的聲光Q開關(guān)，可以實現(xiàn)I μ m和1.3 μ m的雙波長或多波長脈沖激光輸出。全反鏡I對I μ m和1.3 μ m激光具有高反射率，輸出鏡3對I μ m和1.3 μ m均部分透射，具體透射率應(yīng)由激光增益介質(zhì)對這兩種波長的增益大小而定。耦合透鏡組4對I μ m和1.3 μ m均具有高透射率。非線性晶體采用大通光口徑的PPLN晶體(Per1dically Poled Lithium N1bate,周期極化銀酸鋰)或 PPMgLN 晶體(Per1dically Poled MgO doped Lithium N1bate,周期極化銀酸鋰)，晶體表面鍍對Ιμπι和1.3μπι，近紅外以及中紅外三個波段的增透膜。0Ρ0全反鏡9對Iym和1.3 μ m激光具有高透射率，對信號光和閑頻光具有高反射率，0P0輸出鏡8對I μ m和1.3 μ m激光具有部分反射率或高反射率，對信號光和閑頻光其中一種激光具有高透射率，另一種激光具有部分反射，或者對兩種激光都具有部分反射。
[0017]通過設(shè)計PPLN晶體的極化周期(單周期、混合周期、扇形周期等復(fù)合周期)及工作溫度，可以滿足兩對或多對參量光的相位匹配條件，實現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長同時可調(diào)諧輸出。
[0018]【具體實施方式】二:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一所述的區(qū)別在于，泵浦激光增益模塊2不是采用側(cè)泵浦結(jié)構(gòu)，而采用端泵浦結(jié)構(gòu)。將808nm的LD通過光纖耦合輸出后，經(jīng)全反鏡I泵浦摻Nd的激光增益介質(zhì)，全反鏡I對I μ m和1.3 μ m激光具有高反射率，對808nm激光具有高透射率。
[0019]【具體實施方式】三:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一所述的區(qū)別在于，非線性晶體7米用 PPLT 晶體(Per1dically Poled Lithium Tantalate,周期極化組酸鋰)或 PPSLT 晶體(Per1dically Poled Stoich1metric Lithium Tantalate,周期極化化學(xué)計量比組酸鋰)。通過設(shè)計PPLT或PPSLT晶體的極化周期(單周期、混合周期、扇形周期等復(fù)合周期)及工作溫度，可以滿足兩對或多對參量光的相位匹配條件，實現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長同時可調(diào)諧激光輸出。耦合透鏡組4、全反鏡1、OPO輸出鏡8、OPO全反鏡9參數(shù)也隨著改變，以滿足OPO的相位匹配條件。
[0020]【具體實施方式】四:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式一所述的區(qū)別在于，非線性晶體7采用兩塊大通光口徑的KTP晶體，已進行雙折射相位匹配的走離效應(yīng)補償。通過設(shè)計KTP晶體的切割角度等參數(shù)，可以滿足兩對或多對參量光的相位匹配條件，實現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長同時可調(diào)諧激光輸出。耦合透鏡組4、全反鏡1、OPO輸出鏡8、OPO全反鏡9參數(shù)也隨著改變，以滿足OPO的相位匹配條件。
[0021]【具體實施方式】五:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式二所述的區(qū)別在于，泵浦激光模塊采用793nm端泵浦的ΤπκΥΑΡ，同時輸出1.94μπι和1.98 μ m激光。Q開關(guān)采用2μπι的聲光Q開關(guān)，全反鏡I對1.94 μ m和1.98 μ m具有高反射率，對793nm具有高透射率，輸出鏡3對1.94 μ m和1.98 μ m具有部分透射率，對793nm具有高反射率。非線性晶體7的極化周期以及表面鍍膜做出相應(yīng)改變，同時耦合透鏡組4、OPO全反鏡9和OPO輸出鏡8也隨著改變，以滿足相位匹配條件。
[0022]【具體實施方式】六:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式五所述的區(qū)別在于，非線性晶體7米用 PPLT 晶體(Per1dically Poled Lithium Tantalate,周期極化組酸鋰)或 PPSLT 晶體(Per1dically Poled Stoich1metric Lithium Tantalate,周期極化化學(xué)計量比組酸鋰)。通過設(shè)計PPLT或PPSLT晶體的極化周期(單周期、混合周期、扇形周期等復(fù)合周期)及工作溫度，可以滿足兩對或多對參量光的相位匹配條件，實現(xiàn)2-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長同時可調(diào)諧激光輸出。全反鏡1、輸出鏡3、|禹合透鏡組4、0P0輸出鏡8、0P0全反鏡9參數(shù)也隨著改變，以滿足0P0的相位匹配條件。
[0023]【具體實施方式】七:
結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與實施方式五所述的區(qū)別在于，非線性晶體選擇ZGP晶體(ZnGeP2，磷鍺鋅)。通過設(shè)計ZGP晶體的切割角度等參數(shù)，可以同時滿足兩對或多對參量光的相位匹配條件，實現(xiàn)2-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長同時輸出。全反鏡1、輸出鏡3、耦合透鏡組4、0P0輸出鏡8、0P0全反鏡9參數(shù)也隨著改變，以滿足0P0的相位匹配條件。
[0024]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，包括有泵浦源諧振腔、耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔，其特征是:所述泵浦源諧振腔發(fā)出的激光束依次穿過耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔后射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，其特征是:所述泵浦源諧振腔內(nèi)包括有全反鏡、泵浦激光增益模塊、Q開關(guān)和輸出鏡；所述泵浦激光增益模塊發(fā)射出的激光束依次穿過Q開關(guān)和輸出鏡后射入隔離系統(tǒng)；所述全反鏡設(shè)置在泵浦激光增益模塊遠離光束輸出端的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，其特征是:所述耦合隔離系統(tǒng)包括有耦合透鏡組和隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，其特征是:所述OPO諧振腔包括有OPO全反鏡、OPO輸出鏡和非線性晶體，射入OPO諧振腔的激光束依次穿過OPO全反鏡、非線性晶體和OPO輸出鏡后射出OPO諧振腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波段多波長紅外光參量振蕩器，其特征是:所述泵浦激光增益模塊能夠輸出雙波長或多波長脈沖激光。
【文檔編號】H01S3/108GK104362506SQ201410680868
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】張衛(wèi), 彭躍峰, 魏星斌, 羅興旺, 聶贊, 彭玨, 高劍蓉 申請人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所