[發明專利]一種高功率連續可調諧中紅外激光器

在審

• 申請號: 201611098906.7
• 申請日: 2016-12-04
• 公開（公告）號: CN108155552A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 張百超;郭敬為;蔡向龍;劉金波;李學楊;桑鳳亭;金玉奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/11;H01S3/30;H01S3/092;H01S3/0933;H01S3/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明為一種高功率連續可調諧中紅外激光器，采用光泵激光增益介質的泵浦方式，激光增益介質可以采用Nd³⁺:YAG晶體和Nd³⁺:YAG陶瓷以及釹玻璃等,結合調Q技術以及F?P標準具選頻技術，實現對輸出的高功率調Q巨脈沖波長的連續調諧，激光諧振腔采用虛共焦非穩腔結構，有利于大功率輸出和提高光束質量，利用輸出的高功率調Q巨脈沖泵浦拉曼多程池中的拉曼氣體，使其產生二階拉曼效應輸出中紅外激光，通過調節F?P標準具改變拉曼多程池的泵浦光波長，實現對拉曼多程池輸出的高功率中紅外激光的連續可調諧，拉曼池采用多程池結構設計，使泵浦光多次通過拉曼介質，提高輸出的中紅外波段激光的產生效率，通過改變拉曼多程池中的拉曼氣體實現輸出的中紅外激光在較大范圍的連續可調諧。

技術領域

本發明為一種高功率連續可調諧中紅外激光器，利用光泵激光增益介質和調Q技術以及利用F-P標準具選頻技術相結合，產生高功率連續可調諧調Q巨脈沖，用其泵浦拉曼多程池中的拉曼氣體使其產生二階拉曼效應，拉曼效應對光束質量具有改善作用，輸出高功率高光束質量的連續可調諧的中紅外激光。

背景技術

中紅外激光技術在激光通信、遙感技術、光譜分析和軍事等方面都有重要的作用，目前主要通過線性和非線性兩種方式產生中紅外波段激光，采用線性方式的中紅外激光器主要包括固體激光器、半導體量子級聯激光器、自由電子激光器和化學激光器等，也可以通過光學參量振蕩等技術產生中紅外激光，目前實驗室中主要采用光學參量振蕩的方式來產生中紅外激光，但是，光學參量振蕩器由于受晶體尺寸和晶體損傷閾值的限制，很難產生高功率的中紅外激光，而且目前光學參量振蕩器的出光效率一般很低。本發明中采用光泵激光增益介質，并結合調Q技術以及F-P標準具選頻技術，輸出高功率的連續可調諧的調Q巨脈沖，用其來泵浦拉曼多程池中的拉曼氣體使其產生二階拉曼效應，而且拉曼效應對光束質量具有改善作用，可以使拉曼多程池輸出高功率高光束質量的連續可調諧的中紅外激光。

發明內容

本發明為一種高功率連續可調諧中紅外激光器，主要包括：后腔鏡1，調Q元件2，泵浦源3，激光增益介質4，F-P標準具5，輸出腔鏡6，反射鏡7，拉曼多程池8，拉曼多程池腔鏡一9，拉曼多程池腔鏡二10；其特征在于：二個泵浦源(3)分別放置在激光增益介質(4)的上下兩側對激光增益介質進行側泵，按從左至右的順序后腔鏡(1)、調Q元件(2)、激光增益介質(4)、F-P標準具(5)、輸出腔鏡(6)依次放置，共同構成拉曼多程池的泵浦裝置，泵浦裝置發出的泵浦光進入拉曼多程池(8)，對拉曼多程池(8)中的拉曼氣體進行泵浦，使其產生二階拉曼效應輸出高功率中紅外激光，通過調節F-P標準具(5)實現對拉曼多程池輸出的高光束質量的高功率中紅外激光連續調諧。

本發明中激光增益介質可以采用Nd³⁺:YAG晶體和Nd³⁺:YAG陶瓷以及釹玻璃等中的一種，相對而言釹玻璃加工成本低，易于得到大體積的激光增益介質，有利于高功率激光輸出，而且釹玻璃發射線寬較寬，有利于增加拉曼多程池輸出的中紅外激光的調諧范圍，釹玻璃激光上能級壽命較長利于儲存能量，將其和調Q技術相結合可以輸出高峰值功率的調Q巨脈沖，提高拉曼多程池泵浦光的功率以提高其輸出中紅外激光的功率。

本發明中泵浦源可以采用閃光燈或半導體激光器陣列等進行泵浦。

本發明中采用F-P標準具對輸出激光波長進行連續調諧，當激光增益介質采用釹玻璃棒時，拉曼多程池泵浦光波長可在1043nm和1063nm之間連續調諧，根據公式可求得拉曼多程池輸出的中紅外波長λ_S，其中λ_P為泵浦光波長，υ_a為拉曼頻率，通過調節F-P標準具來調諧泵浦光波長λ_P，從而達到連續調諧拉曼多程池輸出的中紅外激光波長λ_S的目的，每種拉曼氣體都具有特定的拉曼頻率υ_a，當在拉曼多程池中充入不同氣體作為拉曼介質時可以產生不同波長λ_S的激光，可以實現在較大范圍內對激光輸出波長λ_S的連續調諧。