[發明專利]激光泵浦系統

無效

• 申請號: 201210123556.0
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102637991A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 鞏馬理;柳強;劉建輝;閆平;黃磊;張海濤;劉歡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01S3/09
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別涉及一種激光泵浦系統。

背景技術

中紅外波長(3～5μm)的激光在光電對抗、光學遙感等領域有重要的應用前景。目前產生中紅外波長激光的多種技術中，光參量變換方法因為能夠產生高功率大能量的中紅外激光，而且具有結構簡單、體積小、重量輕、波長可調諧的優點，是目前產生中紅外激光比較理想的方法。

光參量變換方法是指利用晶體二階非線性光學變換的性質，使注入的激光發生參量變換。當注入晶體的波長較短的激光稱為泵浦光，參量轉換后生成的兩束波長較長的激光成為參量光(一般分別稱為信號光和閑頻光)。若在非線性晶體兩端加入諧振腔，則成為光參量振蕩器(OPO，Optical?Parametric?Oscillator)。根據諧振腔的類型，OPO可以分為只有信號光振蕩的單諧振OPO和信號光和閑頻光同時振蕩的雙諧振OPO；如果泵浦光被諧振腔鏡反射，從而兩次通過非線性晶體，可以稱為雙程泵浦OPO。在光參量轉換過程中，小信號的參量光在增益介質中通過參量放大過程得到增益并被放大，能量通過光場耦合過程從泵浦光流向參量光，泵浦光的能量明顯衰減。如果泵浦光的能量完全流入參量光后，三個光波繼續在非線性晶體中耦合，參量光便不能得到增益，能量開始從參量光流向泵浦光，泵浦光被放大，這時逆轉換發生。在影響逆轉換的參數中，泵浦光功率越高，逆轉換發生的越早，信號光與泵浦光功率比值越高，逆轉換發生的也越早。在平面波耦合理論中，假設閑頻光初始為零，泵浦光和信號光都是平面波，那么在耦合過程的某一位置，泵浦光可以完全轉換為信號光和閑頻光，這時逆轉換剛好不發生。

現有的光參量振蕩器中，泵浦光一般為高斯分布或者近平頂分布，而信號光在諧振腔內建立的時候可以看成一個光子經過多次光參量放大過程，這時候信號光將首先從諧振腔中心開始建立，然后逐漸向周圍擴展，這時候諧振腔內的信號光應該接近諧振腔本征模式的分布，呈中間強四周弱的形式，稱為類高斯分布。在諧振腔內泵浦光和信號光的諧振形式如上面所述的時候，光斑中心將首先發生逆轉換，而光束邊緣發生逆轉換的位置滯后，這樣在光斑不同位置，由于逆轉換的存在，轉換效率不同，所以泵浦光的轉換效率較低。

綜上，現有的光參量振蕩器光束截面內不同位置的激光轉換效率相差較大，使整個光束轉換效率較低。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種激光泵浦系統，該系統結構簡單，轉換效率高。

為達到上述目的，本發明的實施例公開了一種激光泵浦系統，包括：泵浦光生成器，用于產生泵浦光；光轉換器，用于將泵浦光生成器生成的泵浦光轉換為環形分布的泵浦光，環形分布的泵浦光的邊緣強度大于中心強度；以及光參量振蕩器，用于對環形分布的泵浦光進行轉換以生成參量光。

根據本發明的激光泵浦系統，采用了中間弱四周強的截面環形分布的泵浦光。由于泵浦光功率越高，逆轉換發生的越早；信號光與泵浦光功率比值越高，逆轉換發生的越早，所以環形分布的泵浦光的設計可以彌補光斑中心逆轉換早而邊緣逆轉換晚的現象，中心和邊緣發生逆轉換的位置大致相同，就可以通過合理設計使泵浦光邊緣和中心的轉換效率同時達到最高，此時泵浦光轉換效率也達到最高。

在本發明的一個實施例中，光轉換器為變反射率反射鏡VRM。

在本發明的一個實施例中，光轉換器集成在泵浦光生成器中，即泵浦光生成器直接產生環形分布的泵浦光。

在本發明的一個實施例中，VRM的反射率分布曲線為拋物線型或高斯型。

在本發明的一個實施例中，環形分布的泵浦光為激光的若干個本征模式疊加而成。

在本發明的一個實施例中，激光泵浦系統還包括：放大器，該放大器連接在光轉換器和光參量振蕩器之間，用于對環形分布的泵浦光進行放大。

在本發明的一個實施例中，光參量振蕩器包括：諧振腔，該諧振腔包括兩個鍍膜的反射鏡組成的直線型諧振腔或者若干個鍍膜反射鏡組成的環形諧振腔；以及形成在諧振腔之中的非線性晶體。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本發明實施例的激光泵浦系統的結構示意圖；

圖2為根據本發明另一實施例的激光泵浦系統的結構示意圖；

圖3為不同類型分布的泵浦光示意圖；和