專(zhuān)利名稱(chēng):一種雙波段多波長(zhǎng)紅外光參量振蕩器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種雙波段多波長(zhǎng)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(guò)耦合隔離系統(tǒng)和OPO諧振腔后射出。該方案采用雙波長(zhǎng)甚至三波長(zhǎng)泵浦源泵浦OPO系統(tǒng)，能夠使得兩對(duì)甚至三對(duì)參量光能同時(shí)滿足相位匹配條件，從而實(shí)現(xiàn)雙波段多波長(zhǎng)激光輸出，解決單個(gè)OPO系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)輸出多個(gè)波長(zhǎng)的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙波段多波長(zhǎng)紅外光參量振蕩器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種雙波段多波長(zhǎng)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(duì)抗、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(jià)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(guò)程的基本原理，光參量過(guò)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(zhǎng)泵浦時(shí)，同時(shí)只有某一對(duì)波長(zhǎng)的參量光能滿足相位匹配條件，從而實(shí)現(xiàn)泵浦光到參量光的能量轉(zhuǎn)移。若泵浦波長(zhǎng)稍微變化一點(diǎn)，那么原有能滿足相位匹配條件的一對(duì)參量光將不再滿足相位匹配條件，取而代之的是另一對(duì)新的參量光。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種雙波段多波長(zhǎng)紅外光參量振蕩器的技術(shù)方案，該方案采用雙波長(zhǎng)甚至三波長(zhǎng)泵浦源泵浦OPO系統(tǒng)，能夠使得兩對(duì)甚至三對(duì)參量光能同時(shí)滿足相位匹配條件，從而實(shí)現(xiàn)雙波段多波長(zhǎng)激光輸出，解決單個(gè)OPO系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)輸出多個(gè)波長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0005]本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種雙波段多波長(zhǎng)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(guò)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(kāi)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(guò)Q開(kāi)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(yuǎn)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。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:0P0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(guò)OPO全反鏡、非線性晶體和OPO輸出鏡后射出OPO諧振腔。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:泵浦激光增益模塊能夠輸出雙波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)脈沖激光。
[0010]本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)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(shí)輸出兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)相近的泵浦激光增益模塊，通過(guò)對(duì)泵浦激光增益模塊、全反鏡以及輸出鏡膜系設(shè)計(jì)，可使激光器同時(shí)輸出多波長(zhǎng)激光，同時(shí)考慮到多對(duì)參量光的相位匹配條件，通過(guò)合理設(shè)計(jì)非線性晶體的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)雙波段多波長(zhǎng)參量光輸出。
[0011]由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著地進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。

【附圖說(shuō)明】

[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]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(kāi)關(guān)，12為泵浦源諧振腔。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)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。
[0015]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0016]通過(guò)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(kāi)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。
[0017]【具體實(shí)施方式】一:
[0018]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(zhǎng)主要由Nd離子4Fw-4Injn 4F3/2-4I13/2兩個(gè)能級(jí)躍遷過(guò)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(zhǎng):Nd:YAG同時(shí)輸出1319nm及1338nm ；Nd:YAG同時(shí)輸出1064nm及1319nm ；Nd: YAG 同時(shí)輸出 1064nm、1319nm 及 1338nm ;制:丫￥04同時(shí)輸出 1064nm 及 1342nm ；Nd:GdVO4同時(shí)輸出 1064nm 及 1342nm ；Nd: YAP 同時(shí)輸出 1079nm 及 1341nm ；Nd:YLF 同時(shí)輸出 1047nm及1053nm ;Nd:KGW同時(shí)輸出1067nm及1351nm等。Q開(kāi)關(guān)采用Iym和1.3μπι的聲光Q開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)I μ m和1.3 μ m的雙波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)脈沖激光輸出。全反鏡I對(duì)I μ m和1.3 μ m激光具有高反射率，輸出鏡3對(duì)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(duì)這兩種波長(zhǎng)的增益大小而定。耦合透鏡組4對(duì)Iym和1.3μηι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(duì)Ιμπι和1.3μπι，近紅外以及中紅外三個(gè)波段的增透膜。0Ρ0全反鏡9對(duì)Iym和1.3 μ m激光具有高透射率，對(duì)信號(hào)光和閑頻光具有高反射率，0P0輸出鏡8對(duì)I μ m和1.3 μ m激光具有部分反射率或高反射率，對(duì)信號(hào)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(duì)兩種激光都具有部分反射。
[0019]通過(guò)設(shè)計(jì)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(duì)或多對(duì)參量光的相位匹配條件，實(shí)現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長(zhǎng)同時(shí)可調(diào)諧輸出。
[0020]【具體實(shí)施方式】二:
[0021]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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(guò)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(duì)I μ m和1.3 μ m激光具有高反射率，對(duì)808nm激光具有高透射率。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:
[0023]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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(jì)量比組酸鋰)。通過(guò)設(shè)計(jì)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(duì)或多對(duì)參量光的相位匹配條件，實(shí)現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長(zhǎng)同時(shí)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。
[0024]【具體實(shí)施方式】四:
[0025]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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(jìn)行雙折射相位匹配的走離效應(yīng)補(bǔ)償。通過(guò)設(shè)計(jì)KTP晶體的切割角度等參數(shù)，可以滿足兩對(duì)或多對(duì)參量光的相位匹配條件，實(shí)現(xiàn)1.4-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長(zhǎng)同時(shí)可調(diào)諧激光輸出。耦合透鏡組4、全反鏡1、0P0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。
[0026]【具體實(shí)施方式】五:
[0027]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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Tm: YAP，同時(shí)輸出1.94 μ m和1.98 μ m激光。Q開(kāi)關(guān)采用2 μ m的聲光Q開(kāi)關(guān)，全反鏡I對(duì)1.94 μ m和1.98 μ m具有高反射率，對(duì)793nm具有高透射率，輸出鏡3對(duì)1.94 μ m和1.98 μ m具有部分透射率，對(duì)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(shí)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。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:
[0029]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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(jì)量比組酸鋰)。通過(guò)設(shè)計(jì)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(duì)或多對(duì)參量光的相位匹配條件，實(shí)現(xiàn)2-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長(zhǎng)同時(shí)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。
[0030]【具體實(shí)施方式】七:
[0031]結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)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(guò)設(shè)計(jì)ZGP晶體的切割角度等參數(shù)，可以同時(shí)滿足兩對(duì)或多對(duì)參量光的相位匹配條件，實(shí)現(xiàn)2-3 μ m波段以及3-5 μ m波段的多波長(zhǎng)同時(shí)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。
[0032]本實(shí)用新型并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)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(guò)程的步驟或任何新的組口 ο
【權(quán)利要求】
1.一種雙波段多波長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(kāi)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(guò)Q開(kāi)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(yuǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)或多波長(zhǎng)脈沖激光。
【文檔編號(hào)】H01S3-108GK204290030SQ201420711907
【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(qǐng)人]中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所