[發明專利]基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201310043347.X
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103151692A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 常建華;楊鎮博;陸洲;董時超
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01S3/106
• 分類號: H01S3/106;H01S3/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明公開了基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置及其控制方法，屬于激光技術領域。

背景技術

中紅外激光在光學傳感、探測以及光譜分析等領域具有廣泛的應用。研究表明，許多重要氣體分子（如CH₄，C₂H₄，?CO，NH₃，NO_x，SO_x等）在3-5微米中紅外波段存在強烈的基帶吸收，其吸收強度比在近紅外波段高2-3個數量級。由于此類基帶吸收可反映氣體的本征譜學性質，具有指紋特征，因此，基于中紅外激光的吸收光譜技術可實現氣體種類、濃度等信息的高靈敏度探測，在環境監測領域具有極其重要的應用。基于晶體二階非線性效應的中紅外DFG（Difference?Frequency?Generation，差頻產生）激光光源，由于其結構簡單、調諧方便、室溫運轉和無閾值限制等優良特性，受到了廣泛關注。特別是，隨著晶體外加電場極化方法的提出和運用，基于QPM（Quasi?Phase?Matching，準相位匹配）技術的中紅外DFG光源獲得了飛速發展，已成為當前氣體光譜檢測應用的主流光源。近年來，為滿足多組份氣體或單組份多條特征譜線的同步檢測需求，如何使DFG光源實現中紅外多波長激光同步輸出引起了廣泛的關注。

根據DFG光源的結構和原理，要實現多波長中紅外激光同步輸出，其關鍵是設計具有多峰結構的QPM調諧曲線。經多年的努力，人們已經提出了多種方法以獲取多峰結構的QPM曲線，如PRS（Phase?Inversion?Sequence，相位反轉序列）技術、ASO（Aperiodic?Optical?Superlattices，非周期光學超晶格）技術、????????????????????????????????????????????????的正弦相位調制以及連續相位調制技術等。然而，這些方法主要致力于設計與優化新型的晶體疇結構，存在制作難度大、成本高以及QPM調諧曲線形狀對器件的制作誤差較為敏感等問題。不僅如此，此類器件一旦晶體疇結構確定以后，QPM峰的位置（也即中紅外激光波長）隨之相應固定，難以大范圍調諧。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置及其控制方法。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置，包括：波段為1060nm的泵浦源發生器、波段為1550nm的信號源發生器、波分復用器、第一聚焦透鏡、PPLN晶體、第二聚焦透鏡、濾波片；其中：

所述波段為1060nm的泵浦源發生器輸出光纖、波段為1550nm的信號源發生器輸出光纖分別接波分復用器；

所述波分復用器輸出光路上依次設置有第一聚焦透鏡、PPLN晶體、第二聚焦透鏡、濾波片。

所述基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置中，波段為1060nm的泵浦源發生器包括：2N個陣列設置的1060nm波段激光器、第一光纖放大器、陣列波導光柵，N為自然數，其中：

所述陣列波導光柵設置在1060nm波段激光器輸出光路上；

所述第一光纖放大器設置在陣列波導光柵之后。

所述基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置中，波段為1550nm的信號源發生器包括：1550nm波段激光器、第二光纖放大器，其中：

所述第二光纖放大器設置在1550nm波段激光器之后。

所述基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置中，1060nm波段激光器為1060nm波段的LD激光器，所述1550nm波段激光器為1550nm波段的LD激光器.。

所述基于PPLN的多波長中紅外激光發生裝置的控制方法，將PPLN晶體平均分成N個控制段，在每一個控制段上貼有珀爾貼，溫度控制器與每一個控制段連接，對PPLN晶體分段實施溫度控制，實現多波長中紅外激光譜線的輸出，具體包括如下步驟：

步驟1，波段為1060nm的泵浦源發生器產生的泵浦光、波段為1550nm的信號源發生器輸出波長固定的的信號光進入波分復用器合波后，再通過聚焦透鏡進入PPLN晶體，同步輸出中紅外激光譜線；

步驟2，設定PPLN晶體每個控制段的溫度，基于QPM原則確定泵浦光QPM峰位置；