[發明專利]大脈沖能量遠紅外激光器、激光頻率變換裝置以及頻率變換方法

有效

• 申請號: 201810560168.6
• 申請日: 2018-06-03
• 公開（公告）號: CN110556698B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳瑩;郭敬為;王鵬遠;蔡向龍;劉金波
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/30;H01S3/108;G02B27/10;G02B1/00;G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

本發明公開了一種大脈沖能量遠紅外激光器、激光頻率變換裝置以及1.06微米激光變換至7.8至9.3微米波段遠紅外激光的頻率變換方法；包括：泵浦激光器；拉曼變頻激光器(2)，第一二向色鏡；精密光程調節裝置；第二二向色鏡；差頻激光器；以及第五二向色鏡；本發明為了解決現有的遠紅外激光輸出功率較低、能量較低、光轉換效率較低的問題，利用1.06微米激光很好的可放大性，以及將高效聯合拉曼與差頻相結合的變頻技術手段以實現1.06微米基頻激光向遠紅外波長激光轉換的高效率的7.8至9.3微米波段遠紅外激光輸出裝置；其能夠獲得大脈沖能量；本發明能夠利用聯合拉曼與差頻相結合的方式實現一些列不同波長的遠紅外激光。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，具體的說是涉及一種大脈沖能量遠紅外激光器、激光頻率變換裝置以及1.06微米激光變換至7.8至9.3微米波段中紅外激光的頻率變換方法。

背景技術

電磁波通過大氣層時被較少反射、吸收和散射的那些透射率高的波段稱為大氣窗口。其中主要的光譜段有：微波波段(300～1GHz/0.8～2.5cm)，熱紅外波段(8～14um)，中紅外波段(3.5～5.5um)，近紫外、可見光和近紅外波段(0.3～1.3um，1.5～1.9um)。8-12微米處于大氣窗口中的長波紅外波段，因此8-12微米的光源可以被應用于環境監測等很多關于大氣傳輸的領域方面，同時由于該波段激光可以被生物組織劇烈吸收，在激光醫療方面也有較強的應用前景。

由于目前沒有合適的能直接產生8-12微米激光輸出的固體增益介質，獲得8-12微米激光輸出的常用手段是非線性頻率轉換技術。通常采用2微米波段調Q脈沖作為光參量的泵浦源，來獲得遠紅外激光輸出。例如，2017年，哈爾濱工業大學的姚寶權團隊采用Ho:YAG激光器的2.09μm泵浦光參量振蕩(OPO)，非線性晶體為CdSe，獲得波長12μm的遠紅外激光，輸出功率0.17W，單脈沖能量0.14mJ；同年，哈爾濱理工大學的Linjun Li等人采用2.05μm的Tm,Ho:GdVO₄激光器泵浦ZGP OPO，獲得功率1.7W，單脈沖能量0.17mJ的波長8.08μm激光；2018年，中國電子科技集團公司，2.05μm的Ho:YLF激光器泵浦CdSe OPO，輸出320mW的10.2μm激光，單脈沖能量64nJ。以上是近兩年來最新關于遠紅外激光的報道，可以看出，其泵浦源均為2μm波段，且均采用光參量振蕩方式，但是輸出單脈沖能量很小。

鑒于對以上現狀的分析，由于2微米激光的可放大性有限，獲得大能量的泵浦源受到限制，所以通常采用2微米激光作為泵浦源，導致整體光光轉換效率較低。

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種大脈沖能量遠紅外激光器，其利用高效聯合拉曼與差頻相結合的變頻技術手段以實現1.06微米基頻激光向遠紅外波長激光的轉換過程。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

一種大脈沖能量遠紅外激光器，其特征在于，包括：

泵浦激光器，其用以輸出1.06微米泵浦源激光光束；

聯合拉曼變頻激光器，其包括第一拉曼變頻激光器和第二拉曼變頻激光器，以及第一二向色鏡；其用以接收所述泵浦源激光光束并轉換為具有近紅外波長1和中紅外波長2的第一激光光束，以及中間過程中產生的具有遠紅外波長3的第二激光光束；

第一二向色鏡，其用以自所述第一拉曼變頻激光器后分離出近紅外波長1激光且透射至第二拉曼變頻激光器，將遠紅外波長3激光反射至第一反射鏡，進一步反射至第二二向色鏡；

精密光程調節裝置，其包含一個平移臺、兩塊二向色鏡：第三二向色鏡和第四二向色鏡，用以分離出中紅外波長2激光；且將波長2激光反射后入射至第二反射鏡，進一步反射至第二二向色鏡；精密光程調節裝置可以通過調節精密平移臺來控制中紅外波長2激光的光程，使其與遠紅外波長3的光程相等；