[發明專利]一種實現波長大于3.7微米的激光的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210147750.2
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102709805A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 柳強;鞏馬理;劉建輝;黃磊;閆平;張海濤;劉歡;劉景峰
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京奇峰藍達光學科技發展有限公司
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別涉及一種實現波長大于3.7微米的激光的方法及裝置。

背景技術

中紅外波長(3～5微米)的激光在物質探測、光電對抗等領域有重要的應用前景。大能量、窄脈寬、高峰值功率的中紅外激光可以使工作在這一波段的光電探測器飽和或損傷，作為光電對抗武器，在軍事對抗中有重要的應用價值。目前產生中紅外波長的激光有很多方法，其中光參變換方法不但結構簡單、重量輕、體積小，而且能夠承載大能量、窄脈寬、高峰值功率運轉，還能得到較好的激光質量。3.7～4.0微米是中紅外探測器的敏感波長，對于這個波長的激光，一般使用ZGP(ZnGeP₂)晶體、KTA(KTiOAsO₄)晶體等非線性晶體的光參變換方法產生。

使用光參量振蕩方法產生中紅外激光的時候，一個短波長的激光在非線性晶體中傳播，短波長的激光強度減弱，產生兩個長波長的激光。根據相位匹配類型的不同，這兩個長波長激光的波長和偏振狀態可以相同也可以不同。這個短波長的激光叫做泵浦光，產生的兩個長波長的激光叫做參量光。兩個參量光中，如果波長較小的一個被叫做信號光，那么另一個叫做閑頻光。用光參量振蕩方法產生中紅外激光的一種裝置是光參量振蕩器，這種裝置是將非線性晶體放在一個激光諧振腔中，使參量光在諧振腔中諧振，泵浦光單程或者雙程通過非線性晶體，參量光與泵浦光在非線性晶體中發生光參量過程，生成參量光。在非線性晶體中，一定中心波長的參量光對應晶體的某一相位匹配條件(例如匹配角度、匹配溫度或周期性極化晶體中的極化周期長度等)。但有時候由于諧振條件和晶體性質的限制，無論如何晶體的相位匹配條件，輸出波長的光譜都不能滿足要求。

由光參量方法產生中紅外激光時，如果泵浦光波長固定，唯一的信號光波長將對應唯一的閑頻光波長。利用光參量振蕩器產生中紅外激光的時候，如果信號光在諧振腔內振蕩，信號光將從噪聲中逐漸建立并被放大，其光譜是滿足諧振條件的所有可能的光譜。當信號光在非線性晶體中增益較強的時候，一般滿足振蕩條件的光譜比較寬，這時候輸出的信號光和閑頻光光譜也比較寬。如果參量光光譜過寬，超過寬度的光譜消耗的泵浦光的能量，目標光譜不能獲得最高的轉換效率。

假設輸出激光有一目標光譜，如果光參量振蕩器無論如何調節晶體的匹配條件都不能滿足目標光譜，為了使輸出激光滿足這一目標光譜，使泵浦光向目標光譜的轉換效率盡可能高，一般通過諧振腔鏡的鍍膜技術，在諧振腔鏡上對目標光譜鍍特殊要求的帶寬和膜系結構，從而直接對目標光譜進行選模。但是，在中紅外光參量振蕩器中，諧振腔鏡對中紅外波長激光的鍍膜技術比較難，鍍膜質量不高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種實現波長大于3.7微米的激光的方法及裝置，以克服光參量振蕩器中紅外激光的光譜分布不能滿足要求，并且不能通過對諧振腔鏡鍍中紅外波段的反射膜或者調節晶體的相位匹配條件來達到目的的問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種實現波長大于3.7微米的激光的方法，所述方法采用光參量振蕩器，通過對所述光參量振蕩器的諧振腔進行鍍膜選擇信號光的光譜，由1.064微米的泵浦光得到中心波長大于3.7微米的閑頻光。

優選地，所述諧振腔的輸入鏡的鍍膜曲線中1.49微米為所述鍍膜曲線的峰值位置；所述輸入鏡的鍍膜對于波長小于1.49微米的激光的反射率高于99％，對于波長大于1.49微米的激光的透射率高于99％。

優選地，所述諧振腔的輸入鏡的鍍膜對于波長大于1.49微米小于1.55微米的激光的透射率高于99％。

優選地，所述諧振腔的的輸出鏡針對波長1.5微米的激光鍍寬帶部分反射膜，針對波長3～5微米的激光鍍寬帶高透模，針對波長1064納米的激光鍍寬帶高反膜。

優選地，所述光參量振蕩器采用KTA晶體作為非線性晶體。

本發明還提供一種實現波長大于3.7微米的激光的裝置，所述裝置采用一個包括諧振腔的光參量振蕩器；所述光參量振蕩器以1.064微米激光為泵浦光；所述諧振腔的輸入鏡上設置有用于選擇信號光的鍍膜。

優選地，所述諧振腔的輸入鏡的鍍膜曲線中1.49微米為所述鍍膜曲線的峰值位置；所述輸入鏡的鍍膜對于波長小于1.49微米的激光的反射率高于99％，對于波長大于1.49微米的激光的透射率高于99％。

優選地，所述諧振腔的輸入鏡的鍍膜對于波長大于1.49微米小于1.55微米的激光的透射率高于99％。