[發明專利]一種基于光纖激光器做非線性差頻而產生的中紅外激光源

無效

• 申請號: 201210493880.1
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102983489A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 史偉;房強
• 申請（專利權）人: 山東海富光子科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明涉及一種中紅外激光源，尤其是一種基于光纖激光器通過非線性光參量過程而產生的中紅外激光源。

背景技術

眾所周知，中紅外激光技術在國防，空間探索，醫療，科學研究等領域有廣泛應用潛力，最近十幾年，中紅外激光技術成為一個研究熱點，其中對中紅外激光源產生的研究又是重中之重，是推動中紅外激光技術發展和廣泛應用的關鍵。

應用非線性差頻效應可產生工作可靠、便于操作、相干性好并且可在室溫下穩定運轉的全固態中紅外激光源。YAG等傳統固態激光器常常被用作此類非線性差頻系統的泵浦源，然而這些固態激光器一般結構復雜，體積較大，價格昂貴，而且需要定期維護。近年來，光纖激光器憑借其體積小，重量輕，光斑優，散熱易，成本低，免維護等優秀特質成為激光器領域一個研究熱點并得到迅速發展，目前已能提供萬瓦級平均功率和超過80mJ的單脈沖能量。

發明內容

本發明的目的是提供通過非線性光學參量過程實現結構簡單、易于小型化的一種基于光纖激光器做非線性差頻而產生的中紅外激光源。??

?本發明是通過以下技術方案加以實現的。

一種基于光纖激光器做非線性差頻而產生的中紅外激光源，包括光纖激光器I（1）、光纖激光器II（2）、激光合束器（3）、非線性光學晶體（4）、中紅外雙色鏡（5），其特征在于光纖激光器I（1）和光纖激光器II（2）兩束光纖激光束通過激光合束器（3）在空間上疊加到一塊，合束后的激光束入射到非線性光學晶體（4）上，通過非線性差頻產生的中紅外激光（6）經一個中紅外雙色鏡（5）輸出。

本發明中如果光纖激光器I（1）、光纖激光器II（2）是兩束脈沖激光，可以通過添加延時光路實現兩束脈沖激光在時間域上的重合疊加，再通過激光合束器（3）在空間上疊加到一塊，合束后的激光束入射到非線性光學晶體（4）上，通過非線性差頻產生的中紅外激光（6）經一個中紅外鏡（5）輸出。

本發明使用兩束頻率差在中紅外頻域的光纖激光，在某種（比如磷鍺鋅，硒化鎵等）非線性光學晶體中作非線性差頻產生中紅外激光源，其波長可以通過調節光纖激光的波長來相應調節。

本發明所述的光纖激光可以是連續型的，也可以是脈沖型的，所使用光纖激光器的光頻差在中紅外頻域，只須根據波長選取合適的非線性光學晶體即可，選取晶體的基本標準是光纖激光及產生的中紅外激光在非線性晶體中傳輸損耗小同時晶體具備盡可能高的二階非線性系數和損傷閾值。在所選取的非線性晶體中，兩個光頻差在中紅外頻域的入射光子(光纖激光器I，光纖激光器II）通過二階非線性混頻過程產生新的光場，三個光場需滿足能量守恒定律和相位匹配條件（動量守恒）：?

??????????????（一）

???????????????????????????（二）

分別是光纖激光I，光纖激光II和中紅外激光的光子頻率；，，分別是光纖激光I，光纖激光II和中紅外激光的波動量。

本發明所選用的非線性光學晶體有很多種，可以是塊狀晶體，比如硒化鎵（GaSe），磷鍺鋅（ZGP）等，在這些塊狀晶體中，相位匹配條件是利用晶體的雙折射特性實現的。也可以是有周期性調制結構的晶體，比如周期性極化鈮酸鋰（PPLN），磷酸鈦氧鉀（KTP）和準相位匹配（quasi-phase-matching）的砷化鎵（QPM-GaAs）等等，在這些晶體中，參與非線性混頻的光波易于實現準相位匹配（quasi-phase-matching），也可以利用到晶體較大的非線性系數，對光波的傳播方向和偏振態要求也沒有那么嚴格。

本發明具有結構簡單，易于小型化，工作可靠，便于操作，相干性好，并且能夠實現單頻、寬帶、可調諧、可在室溫下穩定運轉的全固態中紅外激光源等優點，在國防，空間探索，醫療，科學研究等領域有廣泛應用潛力。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

一種基于光纖激光器做非線性差頻而產生的中紅外激光源，包括光纖激光器I（1）、光纖激光器II（2）、激光合束器（3）、非線性光學晶體（4）、中紅外雙色鏡（5），其特征在于光纖激光器I（1）和光纖激光器II（2）兩束光纖激光束通過激光合束器（3）在空間上疊加到一塊，合束后的激光束入射到非線性光學晶體（4）上，通過非線性差頻產生的中紅外激光（6）經一個中紅外雙色鏡（5）輸出。