[發(fā)明專利]基于外差拍頻鎖定的種子注入2μm波段單頻脈沖光參量振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710093570.3
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106856292B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱小磊;謝小兵;李世光;馬秀華;張俊旋;董怡靜;陳衛(wèi)標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: H01S3/091
• 分類號: H01S3/091;H01S3/081;G02F1/35;G02F1/355;G02B27/28
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于外差拍頻鎖定的種子注入2μm波段單頻脈沖光參量振蕩器，包括種子注入光路、泵浦光路、一體化諧振腔、拍頻測試組件及電學(xué)控制組件五部分。本發(fā)明具有頻率穩(wěn)定性高、線寬可控、重復(fù)頻率與脈寬可調(diào)、抗干擾能力強、壽命長和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，不僅適合工程商業(yè)化，也能適應(yīng)機(jī)載與星載要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單頻脈沖激光器，特別是一種基于外差拍頻鎖定的種子注入單頻脈沖全固態(tài)光參量振蕩器。

背景技術(shù)

2μm波段激光處于人眼安全波段和水分子吸收峰，易被生物組織吸收，也能用作中紅外波段光參量振蕩器的抽運源；同時位于大氣傳輸窗口，對大氣和煙霧穿透能力強，覆蓋諸多溫室氣體和污染氣體的吸收譜，在激光醫(yī)療、相干通信、激光測距、激光雷達(dá)、光電對抗、大氣環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用價值和廣闊市場前景，因此發(fā)明性能可靠的2μm波段單頻脈沖全固態(tài)激光器具有十分重要的意義。

目前產(chǎn)生2μm波段單頻脈沖激光的方法主要有兩種：

1)半導(dǎo)體或光纖激光泵浦Tm\Ho摻雜介質(zhì)的調(diào)Q激光器結(jié)合種子注入和色散元件選模；

2)1μm波段激光泵浦的種子注入光參量振蕩器結(jié)合諧振探測鎖腔技術(shù)。

方法1)中增益介質(zhì)的準(zhǔn)三能級運轉(zhuǎn)閾值高，需低溫制冷，系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，腔內(nèi)色散元件插入損耗大導(dǎo)致效率低，固定的腔長致使激光脈寬與線寬可調(diào)性差，極大限制其應(yīng)用范圍。

方法2)中泵浦源技術(shù)成熟，易于獲取，輸出波長調(diào)諧范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，適合工程化。但2μm波段位于簡并點附近，參量增益帶寬大，輸出激光線寬較難壓窄，諧振探測鎖腔技術(shù)采用壓電陶瓷掃腔獲取單頻輸出，不可避免地存在壓電遲滯和機(jī)械振鈴，降低系統(tǒng)反饋精度，激光頻率穩(wěn)定性與抗干擾能力差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于外差拍頻鎖定的種子注入2μm波段單頻脈沖光參量振蕩器，該振蕩器能夠輸出可調(diào)諧單頻激光，具有頻率穩(wěn)定性高、線寬可控、重復(fù)頻率與脈寬可調(diào)、抗干擾能力強、壽命長和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，不僅適合工程商業(yè)化，也能適應(yīng)機(jī)載與星載要求。

本發(fā)明的工作原理是：

一種種子注入2μm波段單頻脈沖光參量振蕩器，以重復(fù)頻率與脈寬連續(xù)可調(diào)的1μm波段單頻脈沖激光為泵浦源實現(xiàn)輸出波長與線寬的調(diào)諧，通過一體化環(huán)形行波穩(wěn)定腔的限模特性提高機(jī)械被動穩(wěn)定性，利用外差拍頻方案鎖定腔長，即掃描-保持-預(yù)觸發(fā)-鑒頻-補償-觸發(fā)。在每個泵浦周期內(nèi)，將泵浦光在空間上等分成具有固定延時的兩束光，當(dāng)壓電陶瓷掃描光參量振蕩器的腔長時，光電探測器檢測到高穩(wěn)定度的種子光經(jīng)環(huán)形腔形成的干涉信號峰值后，保持腔長在該位置直至第一束泵浦光到來。輸出的第一束單頻脈沖光與種子光外差拍頻產(chǎn)生的頻差將作為誤差信號，送入反饋系統(tǒng)實時微調(diào)加載在腔內(nèi)電光晶體上的電壓，以微調(diào)腔長補償頻差，并保持腔長直至延時后的第二束泵浦光到來，由于兩束泵浦光特性一致，僅在時間上有極短的延時，因此能獲得與種子光頻率一致的2μm波段單頻脈沖激光輸出。

本發(fā)明技術(shù)的技術(shù)解決方案是：

一種基于外差拍頻鎖定的種子注入2μm波段單頻脈沖光參量振蕩器，特征在于其結(jié)構(gòu)包括腔外種子注入光路，泵浦光路，一體化諧振腔，拍頻測試組件及電學(xué)控制組件五個部分：

所述的腔外種子注入光路包括種子激光器、分束器、耦合透鏡組、隔離器組和第一半波片；

所述的泵浦光路包括單頻脈沖泵浦源、第二半波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一折返鏡、光學(xué)延時裝置、第二折返鏡、第一電光晶體、第一聚焦透鏡、第一反射鏡和雙色鏡；

所述的一體化諧振腔包括諧振腔框體、第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡和第四腔鏡，第一非線性晶體、第二非線性晶體、第二電光晶體；