[發明專利]一種窄線寬高光束質量中紅外雙腔光參量振蕩器

在審

• 申請號: 201410681611.7
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104362501A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 張衛;彭躍峰;魏星斌;彭玨;聶贊;羅興旺;高劍蓉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/094;G02F1/39
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，尤其是一種窄線寬高光束質量中紅外雙腔光參量振蕩器。

背景技術

在現有技術中，公知的技術是高功率、窄線寬、高光束質量的中紅外固體激光在激光醫療、大氣監測、自由空間光通信等諸多領域具有迫切的應用需求。基于頻率變換的光參量振蕩技術（OPO）是產生3-5μm波段中紅外激光的有效途徑之一。

OPO系統通常由泵浦激光源、耦合隔離系統、非線性晶體和腔鏡組成。為了解決一般OPO系統輸出激光線寬較寬、光束質量較差等問題，提出了一種窄線寬高光束質量雙腔OPO技術。

OPO過程中會同時產生兩種波長不同的激光，即信號光和閑頻光。普通OPO腔（直線腔或環形腔）中，這兩種波長的光在同一個諧振腔內振蕩，這種情況下，對其中一種波長的光進行線寬控制，必然導致另一種波長的光腔內損耗增加，從而影響輸出功率，此外，通過同一套腔鏡很難同時改善兩種波長光的光束質量，這是現有技術所存在的不足之處。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種窄線寬高光束質量中紅外雙腔光參量振蕩器的技術方案，該方案使OPO諧振腔內的兩個波長的光分別在不同的諧振腔內振蕩，能夠分別控制信號光和閑頻光的線寬與光束質量，使得泵浦光與參量光腔模匹配達到最佳，可使兩種參量光的光束質量均得到改善，能夠彌補傳統OPO腔無法同時實現中紅外波段激光窄線寬、高光束質量和高效率輸出的不足。

本方案是通過如下技術措施來實現的：一種窄線寬高光束質量中紅外雙腔光參量振蕩器，包括有作為OPO泵浦源的固體激光器、耦合隔離系統以及OPO諧振腔，固體激光器發射的泵浦激光束穿過耦合隔離系統后射入OPO諧振腔；OPO諧振腔內設置有OPO反射鏡、體布拉格光柵、雙色鏡、信號光腔鏡、閑頻光輸出鏡和非線性晶體；OPO反射鏡與射入OPO諧振腔的激光束之間的夾角為45°；射入OPO諧振腔的泵浦激光束穿過OPO反射鏡后射入非線形晶體，通過非線性晶體的頻率變換后，產生信號光和閑頻光，這兩束光再加上剩余泵浦光同時射向雙色鏡；雙色鏡與耦合后的激光束之間的夾角為45°，剩余泵浦光和信號光穿過雙色鏡和信號光腔鏡后射出，閑頻光經過雙色鏡反射后射向閑頻光輸出鏡。

作為本方案的優選：耦合隔離系統內設置有單個或多個耦合透鏡和隔離器；所述固體激光器發射的激光束依次穿過耦合透鏡和隔離器后射入OPO諧振腔。

作為本方案的優選：體布拉格光柵和OPO反射鏡之間的光路上設置有閑頻光全反鏡。

作為本方案的優選：雙色鏡和閑頻光輸出鏡之間的光路上設置有中波標準具。

作為本方案的優選：信號光腔鏡與閑頻光輸出鏡采用平凹鏡，鏡片的曲率半徑應根據具體泵浦光的光斑大小以及諧振腔的腔長進行精確設計，從而實現泵浦光與參量光腔模的最佳匹配。

本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由于在該方案中近紅外信號光的諧振腔由體布拉格光柵、閑頻光全反鏡、OPO反射鏡、非線性晶體雙色鏡和信號光腔鏡組成；閑頻光的諧振腔由閑頻光全反鏡、OPO反射鏡、非線性晶體雙色鏡、中波標準具和閑頻光輸出鏡組成。閑頻光諧振腔和信號光諧振腔分離，可在不影響輸出功率的前提下，實現窄線寬高光束質量的中紅外閑頻光輸出，從而彌補了傳統OPO腔無法同時實現中紅外波段激光窄線寬、高光束質量和高效率輸出的不足。

由此可見，本發明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著地進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本發明的光路結構示意圖。

圖中，1為泵浦源，2為耦合透鏡，3為隔離器，4為OPO反射鏡，5為非線性晶體，6為雙色鏡，7為信號光腔鏡，8為OPO諧振腔，9為中波標準具，10為閑頻光輸出鏡，11為體布拉格光柵，12為閑頻光全反鏡，13為耦合隔離系統，14為信號光，15為閑頻光。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過一個具體實施方式，并結合其附圖，對本方案進行闡述。