全固態(tài)寬調(diào)諧長波紅外激光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種全固態(tài)長波紅外激光源，包括：近紅外激光器和在近紅外激光器輸出激光方向依次設(shè)置的變頻模塊、短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊、長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊及光束分光準(zhǔn)直整形模塊；近紅外激光器，用于輸出第一固定波長激光；變頻模塊，用于將第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光；短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光；長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊，基于第三可調(diào)諧波長激光注入,將第二固定波長激光轉(zhuǎn)化為可調(diào)諧長波紅外激光。分光準(zhǔn)直整形模塊，用于對(duì)可調(diào)諧長波紅外激光進(jìn)行分光、準(zhǔn)直及整形處理后輸出。上述激光源可實(shí)現(xiàn)低閾值、高效率、高光束質(zhì)量、寬調(diào)諧8?14μm長波紅外激光的輸出。
【專利說明】
全固態(tài)寬調(diào)諧長波紅外激光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全固態(tài)寬調(diào)諧長波紅外激光源。
【背景技術(shù)】
[0002]8_14μπι屬于長波紅外波段，是一個(gè)極其重要的大氣窗口，該波段長波紅外輻射的大氣吸收及散射損耗極小，可輕易穿透渾濁空氣、煙、霧、霾、雨、雪等多種惡劣背景，且多種裝備、工廠、人員等地面和水上目標(biāo)的紅外熱輻射特征譜均處于該波段內(nèi)，因此該8_14μπι長波紅外相干輻射在大氣監(jiān)測、光學(xué)遙感、光譜分析、空間光通信、環(huán)保、醫(yī)療、光電對(duì)抗等領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值，已成為國內(nèi)外廣泛研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
[0003]目前，國際上獲得8_14μπι長波紅外激光的方法主要有三種:(I)CO2氣體激光，其波長為9.5-10.8μπι之間的固定分立譜線，具有輸出功率大的優(yōu)勢，然而其存在波長調(diào)諧困難且范圍窄、體積大及難以精密化等缺點(diǎn)。(2)半導(dǎo)體量子級(jí)聯(lián)激光，理論上其可實(shí)現(xiàn)的波長范圍極寬，同時(shí)體積小、重量輕，但其材料生長困難且突破難度大，目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。(3)固體激光非線性頻率變換，具有寬波段連續(xù)可調(diào)諧、多機(jī)制(重頻lHz-GHz，脈寬CW-fs)、全固化、結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)用化與精密化的突出優(yōu)點(diǎn)。其包含差頻及光參量兩種技術(shù)路線，然而，差頻必須采用兩個(gè)獨(dú)立的輸出功率相近的激光器，且其中必須有一臺(tái)激光器的波長可連續(xù)調(diào)諧，才能夠?qū)崿F(xiàn)寬調(diào)諧的長波紅外激光輸出，技術(shù)復(fù)雜導(dǎo)致其難以實(shí)用化。光學(xué)參量技術(shù)(包含光參量振蕩/產(chǎn)生/放大，簡稱0P0/0PG/0PA)具有波長調(diào)諧范圍極寬、并且增益高、熱效應(yīng)低、轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、室溫運(yùn)轉(zhuǎn)及結(jié)構(gòu)簡單可靠等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們巨大的研究興趣。基于成熟的固定波長1.06μπι近紅外激光或其變頻激光栗浦非線性紅外晶體實(shí)現(xiàn)頻率下轉(zhuǎn)換的光參量激光技術(shù)已成為獲得實(shí)用化精密化中遠(yuǎn)紅外激光源的最有效方法之一，成為國內(nèi)外廣泛研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
[0004]在非線性紅外晶體方面，氧化物類紅外晶體(如KTP，KTA，LN等)具有較好的綜合性能，特別是較高的抗激光損傷閾值，然而其外紅截止邊通常短于5μπι，因此無法實(shí)現(xiàn)5μπι以上激光產(chǎn)生。為了突破5μπι激光壁皇，國內(nèi)外發(fā)展了一系列半導(dǎo)體類紅外晶體，相比于氧化物類紅外晶體，其紅外截止邊可延伸至遠(yuǎn)紅外區(qū)，然而，其抗激光損傷閾值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氧化物類晶體。當(dāng)前，有望實(shí)現(xiàn)8_14μπι長波紅外激光輸出的半導(dǎo)體類紅外晶體材料主要有AgGaS2、AgGaSe2、ZnGeP2等。然而AgGaS2，AgGaSe2晶體激光損傷閾值較低;AgGaSe2晶體無法實(shí)現(xiàn)常見1.06μηι栗浦光源相位匹配，ZnGeP2晶體在2μηι前存在嚴(yán)重吸收，均不能用常見1.06μηι光源栗浦;ZnGeP2和AgGaS2在ΙΟμπι附近出現(xiàn)明顯的多聲子吸收，難以產(chǎn)生高效率、高功率10-14μπι長波紅外激光輸出。近年，國內(nèi)吳以成院士研究組首次生長出一種新型紅外晶體BaGa4Se7Ug鎵鋇，簡稱BGSe)，該晶體具有極寬的透光范圍0.47-18μπι，雖然在15μπι處存在一本征多光子吸收峰，其實(shí)用紅外限仍可達(dá)14μπι，大的非線性系數(shù)，高的損傷閾值，特別是其可用成熟的1.06μπι激光栗浦，并在其整個(gè)紅外透光波段均可實(shí)現(xiàn)相位匹配，在中遠(yuǎn)紅外激光產(chǎn)生方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0005]在光參量激光技術(shù)方面，傳統(tǒng)OPO及OPG需要較大的栗浦閾值強(qiáng)度才能在非線性晶體內(nèi)有效激發(fā)出光參量熒光，進(jìn)一步參量熒光的有效振蕩及放大則需要更高的栗浦激光強(qiáng)度。對(duì)于目前可用的8-14μπι紅外晶體而言，其體損傷閾值及紅外激光薄膜損傷閾值僅僅接近甚至低于OPO/OPG的栗浦閾值，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的OPO/OPG方法難以有效產(chǎn)生8-14μπι激光，特別是高功率/大能量8_14μπι激光輸出。
[0006]綜上而言，非線性紅外晶體材料及相關(guān)長波紅外光參量激光技術(shù)的滯后直接導(dǎo)致8_14μπι波段激光研究一直遲滯不前。目前，新型高性能紅外晶體及創(chuàng)新型的長波紅外光參量激光產(chǎn)生方案亟待突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明結(jié)合新型高光學(xué)性能紅外晶體，提供一種全固態(tài)長波紅外激光源，實(shí)現(xiàn)了低閾值、高效率、高光束質(zhì)量、寬調(diào)諧8-14μπι長波紅外激光的輸出。
[0008]本發(fā)明提供一種全固態(tài)長波紅外激光源，包括:
[0009]近紅外激光器和在所述近紅外激光器輸出激光方向依次設(shè)置的變頻模塊、短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊、長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊及分光準(zhǔn)直整形模塊；
[0010]所述近紅外激光器，用于輸出第一固定波長激光；
[0011]所述變頻模塊，用于將部分所述第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光；
[0012]所述短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光；
[0013]所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊，用于基于第三可調(diào)諧波長激光注入，將所述第二固定波長激光轉(zhuǎn)化為可調(diào)諧長波紅外激光。
[0014]所述分光準(zhǔn)直整形模塊，用于對(duì)所述可調(diào)諧長波紅外激光進(jìn)行分光、準(zhǔn)直及整形處理后輸出。
[0015]優(yōu)選地，所述變頻模塊為基于第一固定波長近紅外激光栗浦第一非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光。
[0016]優(yōu)選地，所述第一非線性光學(xué)晶體為:KTP晶體、KTA晶體、MgO: LN晶體或PPLN晶體。
[0017]優(yōu)選地，所述短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊為未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光栗浦第二非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光。
[0018]優(yōu)選地，所述第二非線性光學(xué)晶體為PPLN晶體、PPKTP晶體、KTP晶體或MgO:LN晶體。
[0019]優(yōu)選地，所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊為第二固定波長激光栗浦及第三可調(diào)諧波長激光注入第三非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器或光參量放大器，用于對(duì)第三可調(diào)諧波長激光的注入鎖定放大或行波放大，并對(duì)第二固定波長激光進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲得可調(diào)諧長波紅外激光。
[0020]優(yōu)選地，所述第三非線性光學(xué)晶體為BaGa4Se7晶體、AgGaS/Se2晶體、ZnGeP^體或CdSe晶體。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述近紅外激光器為Nd或Yb離子摻雜的固體激光器或光纖激光器，其輸出空間光強(qiáng)分布為平頂型或高斯形的第一固定波長激光。
[0022]優(yōu)選地，所述長波紅外激光的波長范圍為8-14μηι。
[0023]優(yōu)選地，所述全固態(tài)長波紅外激光源不包括短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，所述變頻模塊和所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊相連；
[0024]所述變頻模塊為第一固定波長激光栗浦第一非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于產(chǎn)生第四可調(diào)諧波長信號(hào)光和相對(duì)應(yīng)的第五可調(diào)諧波長閑頻光，通過調(diào)節(jié)第一非線性光學(xué)晶體的角度，可實(shí)現(xiàn)第四可調(diào)諧波長信號(hào)光和第五可調(diào)諧波長閑頻光的同步調(diào)諧輸出，所述第四可調(diào)諧波長的信號(hào)光作為栗浦激光，所述第五可調(diào)諧波長的閑頻光的作為種子激光，所述栗浦激光和種子激光一同匹配進(jìn)入長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊，實(shí)現(xiàn)所述種子激光的注入鎖定放大或行波放大，依據(jù)光參量原理同時(shí)產(chǎn)生可調(diào)諧長波紅外激光。
[0025]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的全固態(tài)長波紅外激光源，一方面，采用種子注入方式，可大幅降低光參量振蕩器或光參量放大器的栗浦閾值，從而將紅外晶體光參量振蕩或放大所需的最佳栗浦強(qiáng)度控制在紅外晶體及紅外薄膜的損傷閾值之下；同時(shí)，由于最佳運(yùn)轉(zhuǎn)栗浦強(qiáng)度降低，可采用非聚焦或弱聚焦栗浦方式，從而可大幅消除紅外晶體的空間走離，接收角窄等對(duì)轉(zhuǎn)換效率與長波紅外激光光束質(zhì)量的影響，進(jìn)而提升8_14μπι長波紅外激光的轉(zhuǎn)換效率及光束質(zhì)量。另一方面，采用成熟的第一固定波長激光先簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光再栗浦紅外晶體，可大幅提高長波紅外激光的量子產(chǎn)生效率，同時(shí)剩余未轉(zhuǎn)換的第一波長激光可直接栗浦非線性晶體產(chǎn)生長波紅外激光輸出所需的可調(diào)諧種子激光，提高了第一波長激光的利用效率。由此，實(shí)現(xiàn)了低閾值、高效率、高光束質(zhì)量、寬調(diào)諧8-14μπι長波紅外激光的輸出。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的全固態(tài)長波紅外激光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的全固態(tài)長波紅外激光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的全固態(tài)長波紅外激光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他的實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]實(shí)施例1:
圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的全固態(tài)長波紅外激光源，如圖1所述，本實(shí)施例的全固態(tài)長波紅外激光源，包括:近紅外激光器11和在所述近紅外激光器11輸出激光方向依次設(shè)置的變頻模塊12、短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13、長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14及分光準(zhǔn)直整形模塊15。
[0031]所述近紅外激光器11，用于輸出第一固定波長激光；
[0032]所述變頻模塊12，用于將所述第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光；
[0033]所述短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光；
[0034]所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14，用于基于第三可調(diào)諧波長激光注入，將所述第二固定波長激光轉(zhuǎn)化為可調(diào)諧長波紅外激光。
[0035]所述分光準(zhǔn)直整形模塊15，用于對(duì)所述可調(diào)諧長波紅外激光進(jìn)行分光、準(zhǔn)直及整形處理后輸出。
[0036]在實(shí)際應(yīng)用中，上述的近紅外激光器為Nd或Yb離子摻雜的固體激光器或光纖激光器，其輸出空間光強(qiáng)分布為平頂型或高斯形的第一固定波長激光。
[0037]近紅外激光器輸出的第一固定波長激光通過變頻模塊12實(shí)現(xiàn)部分第一波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光。
[0038]未被轉(zhuǎn)化的第一波長激光通過短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13，輸出第三可調(diào)諧波長的短波紅外種子激光。
[0039]進(jìn)一步，上述的第二固定波長激光與第三可調(diào)諧波長激光同時(shí)匹配進(jìn)入長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14，產(chǎn)生8-14μπι長波紅外激光。
[0040]上述的變頻模塊12、短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13、長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14實(shí)現(xiàn)激光波長的轉(zhuǎn)化，是利用了非線性光學(xué)晶體在滿足相位匹配的條件下，以能量守恒的方式將入射進(jìn)入的一定波長的高強(qiáng)度激光轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鼉煞N新的波長激光。并且非線性光學(xué)晶體通常具有較寬范圍的相位匹配角，從而可以通過調(diào)節(jié)晶體的相位匹配角，從而實(shí)現(xiàn)輸出激光波長的調(diào)諧。
[0041]在實(shí)際應(yīng)用中，上述的變頻模塊12可為基于第一固定波長近紅外激光栗浦第一非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光。第一非線性光學(xué)晶體可為KTP晶體、KTA晶體、MgO: LN晶體或PPLN晶體，當(dāng)然，還可為其他材料的晶體，本實(shí)施方式對(duì)此不加以限制。
[0042]短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13可為基于未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光栗浦第二非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光。第二非線性光學(xué)晶體可為PPLN晶體、PPKTP晶體、KTP晶體或MgO: LN晶體，當(dāng)然，還可為其他材料的晶體，本實(shí)施方式對(duì)此不加以限制。
[0043]長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14可為第二固定波長激光栗浦及第三可調(diào)諧波長激光注入第三非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器或光參量放大器，用于對(duì)第三可調(diào)諧波長激光的注入鎖定放大或行波放大，并對(duì)第二固定波長激光進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲得可調(diào)諧長波紅外激光。第三非線性光學(xué)晶體可為BaGa4Se7晶體、AgGaS/Se2晶體、ZnGeP^aB體或CdSe晶體，當(dāng)然，還可為其他材料的晶體，本實(shí)施方式對(duì)此不加以限制。
[0044]應(yīng)該說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中仍可采用具有相同或相似作用的非線性光學(xué)晶體作為上述的第一非線性光學(xué)晶體、第二非線性光學(xué)晶體或第三非線性光學(xué)晶體，本實(shí)施例不對(duì)非線性光學(xué)晶體的具體選擇進(jìn)行限定。
[0045]本實(shí)施例的全固態(tài)長波紅外激光源，采用種子注入可大幅降低光參量振蕩器或光參量放大器的栗浦閾值，從而將紅外晶體光參量振蕩或放大所需的最佳栗浦強(qiáng)度控制在紅外晶體及紅外薄膜的損傷閾值之下；同時(shí)，由于最佳運(yùn)轉(zhuǎn)栗浦強(qiáng)度降低，可采用非聚焦或弱聚焦栗浦方式，從而可大幅消除紅外晶體的空間走離，接收角窄等對(duì)轉(zhuǎn)換效率與長波紅外激光光束質(zhì)量的影響，進(jìn)而提升8_14μπι長波紅外激光的轉(zhuǎn)換效率及光束質(zhì)量。進(jìn)一步，本實(shí)施例采用成熟的第一固定波長激光先簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光再栗浦紅外晶體，可大幅提高長波紅外激光的量子產(chǎn)生效率，同時(shí)剩余未轉(zhuǎn)換的第一波長激光可直接栗浦非線性晶體產(chǎn)生長波紅外激光輸出所需的可調(diào)諧種子激光，提高了第一波長激光的利用效率。由此，實(shí)現(xiàn)了低閾值、高效率、高光束質(zhì)量、寬調(diào)諧8-14μπι長波紅外激光的輸出。
[0046]以下為分別采用1064nm激光和1030nm激光作為第一波長激光的全固態(tài)長波紅外激光源產(chǎn)生8-14μπι長波紅外激光的舉例。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]如圖1所示，本實(shí)施例的全固態(tài)長波紅外激光源，近紅外激光器11采用Nd:YAG固體激光器，用于輸出1064nm近紅外線偏振脈沖激光。
[0049]變頻模塊12為基于KTP晶體的單共振光參量振蕩器，1064nm激光匹配進(jìn)入KTP晶體實(shí)現(xiàn)高效簡并2128nm線偏振短波紅外激光輸出。
[0050]短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13為基于KTP晶體的單共振光參量振蕩器，KTP晶體匹配角可實(shí)現(xiàn)45.6° -47.4°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足2899nm-2509nm寬調(diào)諧激光相位匹配。
[0051 ] 未轉(zhuǎn)換的1064nm激光匹配進(jìn)入KTP晶體產(chǎn)生2899nm-2509nm范圍內(nèi)短波紅外激光可調(diào)諧輸出，以此作為種子激光并同2128nm激光一起在空間、時(shí)間及偏振態(tài)上匹配進(jìn)入長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14，長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14為基于BaGa4Se7晶體的單共振光參量振蕩器，BaGa4Se7晶體匹配角實(shí)現(xiàn)40.9°-43.4°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足8-14μπι寬調(diào)諧激光相位匹配。
[0052]BaGa4Se7晶體中產(chǎn)生的8-14μπι長波紅外激光，以及放大的2899nm_2509nm短波紅外激光，和未轉(zhuǎn)換的2128nm激光通過分光準(zhǔn)直整形模塊15，實(shí)現(xiàn)8_14μπι長波紅外激光準(zhǔn)直輸出。
[0053]實(shí)施例3:
[0054]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例3的全固態(tài)長波紅外激光源。近紅外激光器11同實(shí)施例2，變頻模塊12為基于KTP晶體的單共振光參量振蕩器，1064nm激光匹配進(jìn)入KTP晶體，KTP晶體匹配角可實(shí)現(xiàn)47.8°-49.2°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)波長187911111-197811111可調(diào)諧信號(hào)光輸出，根據(jù)光參量能量守恒原理同時(shí)將產(chǎn)生波長2453-2302nm可調(diào)諧閑頻光輸出?；贙TP晶體的單共振光參量振蕩器采用2453-2302nm激光振蕩并部分耦合輸出，1879nm-1978nm激光不振蕩直接全部輸出，輸出的1879nm-1978nm可調(diào)諧信號(hào)光作為紅外晶體栗浦激光，2453-2302nm可調(diào)諧閑頻光作為紅外晶體種子激光，一起在空間、時(shí)間及偏振態(tài)上匹配進(jìn)入寬調(diào)諧長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14，寬調(diào)諧長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14為基于BaGa4Se7晶體的單共振光參量振蕩器，實(shí)現(xiàn)2453-2302nm波長種子激光的注入鎖定放大，根據(jù)光參量原理同時(shí)產(chǎn)生8-14μπι可調(diào)諧激光輸出。BaGa4Se7晶體中產(chǎn)生的8_14μπι長波紅外激光、放大的2453-2302nm激光及未轉(zhuǎn)換的1879nm-1978nm激光通過光束分光準(zhǔn)直整形模塊15,實(shí)現(xiàn)8-14μπι長波紅外激光準(zhǔn)直輸出。
[0055]實(shí)施例4
[0056]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例4的全固態(tài)長波紅外激光源。變頻模塊12中的非線性光學(xué)晶體I為單周期PPLN晶體，并且其設(shè)置于近紅外激光器11內(nèi)部，組成腔內(nèi)光參量振蕩器，同時(shí)輸出1064nm激光及2128nm變頻激光。寬調(diào)諧短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊13為基于PPLN晶體的單共振光參量振蕩器，PPLN晶體為多周期結(jié)構(gòu)，各周期對(duì)應(yīng)基于1064nm激光栗浦的2509nm-2899nm范圍內(nèi)一些列波長匹配。輸出的1064nm激光匹配進(jìn)入PPLN晶體各周期對(duì)應(yīng)位置(可一維上下調(diào)節(jié)PPLN晶體位置)，產(chǎn)生2899nm-2509nm范圍內(nèi)一系列短波紅外激光輸出，并以此作為種子激光與2128nm激光一起在空間、時(shí)間及偏振態(tài)上匹配進(jìn)入寬調(diào)諧長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14，寬調(diào)諧長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14為基于AgGaSe2晶體的單共振光參量振蕩器，AgGaSe2晶體匹配角實(shí)現(xiàn)44.6° -44°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足8_14μπι寬調(diào)諧激光相位匹配。AgGaSe2晶體中產(chǎn)生的8-14μπι長波紅外內(nèi)系列激光、放大的2899nm-2509nm短波紅外內(nèi)系列激光及未轉(zhuǎn)換的2128nm激光通過光束分光準(zhǔn)直整形模塊15，實(shí)現(xiàn)8-14μηι長波紅內(nèi)外系列激光準(zhǔn)直輸出。
[0057]實(shí)施例5
[0058]本發(fā)明實(shí)施例5的全固態(tài)長波紅外激光源。同實(shí)施例1不同的是，近紅外激光器11采用Yb光纖激光器，輸出波長為1030nm，變頻模塊12為基于MgO:LN晶體的單共振光參量振蕩器，實(shí)現(xiàn)高效2060nm線偏振短波紅外激光輸出；另外寬調(diào)諧長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊14為基于AgGaS2晶體的光參量放大器，實(shí)現(xiàn)8-14μπι寬調(diào)諧長波紅外激光輸出。
[0059]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，包括: 近紅外激光器和在所述近紅外激光器輸出激光方向依次設(shè)置的變頻模塊、短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊、長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊及分光準(zhǔn)直整形模塊； 所述近紅外激光器，用于輸出第一固定波長激光； 所述變頻模塊，用于將所述第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光； 所述短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光； 所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊，用于基于第三可調(diào)諧波長激光注入，將所述第二固定波長激光轉(zhuǎn)化為可調(diào)諧長波紅外激光。 所述分光準(zhǔn)直整形模塊，用于對(duì)所述可調(diào)諧長波紅外激光進(jìn)行分光、準(zhǔn)直及整形處理后輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述變頻模塊為基于第一固定波長激光栗浦第一非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將第一固定波長激光簡并轉(zhuǎn)化為第二固定波長激光。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述第一非線性光學(xué)晶體為:KTP晶體、KTA晶體、MgO: LN晶體或PPLN晶體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊為未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光栗浦第二非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于將未被轉(zhuǎn)化的第一固定波長激光轉(zhuǎn)化為第三可調(diào)諧波長激光。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，其特征在于，所述第二非線性光學(xué)晶體為PPLN晶體、PPKTP晶體、KTP晶體或MgO: LN晶體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊為第二固定波長激光栗浦及第三可調(diào)諧波長激光注入第三非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器或光參量放大器，用于對(duì)第三可調(diào)諧波長激光的注入鎖定放大或行波放大，并對(duì)第二固定波長激光進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲得可調(diào)諧長波紅外激光。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述第三非線性光學(xué)晶體為BaGa4Se7晶體、AgGaS/Se2晶體、ZnGeP2晶體或CdSe晶體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述近紅外激光器為Nd或Yb離子摻雜的固體激光器或光纖激光器，其輸出空間光強(qiáng)分布為平頂型或高斯形的第一固定波長激光。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述長波紅外激光的波長范圍為8-14μηι。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的全固態(tài)長波紅外激光源，其特征在于，所述全固態(tài)長波紅外激光源不包括短波紅外種子激光產(chǎn)生模塊，所述變頻模塊和所述長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊相連； 所述變頻模塊為第一固定波長激光栗浦第一非線性光學(xué)晶體的光參量振蕩器，用于產(chǎn)生第四可調(diào)諧波長信號(hào)光和相對(duì)應(yīng)的第五可調(diào)諧波長閑頻光，通過調(diào)節(jié)第一非線性光學(xué)晶體的角度，可實(shí)現(xiàn)第四可調(diào)諧波長信號(hào)光和第五可調(diào)諧波長閑頻光的同步調(diào)諧輸出，所述第四可調(diào)諧波長的信號(hào)光作為栗浦激光，所述第五可調(diào)諧波長的閑頻光的作為種子激光，所述栗浦激光和種子激光一同匹配進(jìn)入長波紅外光參量激光產(chǎn)生模塊，實(shí)現(xiàn)所述種子激光的注入鎖定放大或行波放大，依據(jù)光參量原理同時(shí)產(chǎn)生可調(diào)諧長波紅外激光。
【文檔編號(hào)】H01S3/16GK105896261SQ201610252443
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】楊峰, 宗楠, 彭欽軍, 許祖彥
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所