[實(shí)用新型]中紅外全波段可調(diào)諧激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820096030.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN208209239U
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鵬;朱仁江;蔣茂華;崔玉亭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/18
• 分類號(hào): H01S5/18;H01S5/06;H01S5/10
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本實(shí)用新型專利公開了一種中紅外全波段可調(diào)諧激光器，包括產(chǎn)生泵浦光的泵浦光面發(fā)射激光器、產(chǎn)生信號(hào)光的信號(hào)光面發(fā)射激光器、用于能把泵浦光與信號(hào)光進(jìn)行合束的合束片、用于對(duì)泵浦光和信號(hào)光進(jìn)行聚焦的聚焦透鏡和用于利用聚焦后的泵浦光和信號(hào)光產(chǎn)生中紅外閑頻光并諧振的復(fù)合腔；克服現(xiàn)有中紅外激光器光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械性能不穩(wěn)定、電光轉(zhuǎn)換效率低、波長(zhǎng)調(diào)諧范圍小等技術(shù)缺點(diǎn)，提供利用面發(fā)射激光器進(jìn)行腔內(nèi)差頻得到全波段可調(diào)諧的中紅外激光器，能夠大幅度簡(jiǎn)化光路結(jié)構(gòu)，能使器件小型化，且增加器件的機(jī)械穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型具體涉及一種中紅外全波段可調(diào)諧激光器，屬于半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體激光器中的寬帶可調(diào)諧面發(fā)射激光器技術(shù)，以及非線性頻率變換中的腔內(nèi)差頻技術(shù)，該類激光器具有腔內(nèi)差頻轉(zhuǎn)換效率高、輸出功率高、光束質(zhì)量?jī)?yōu)良、所得中紅外激光全波段可調(diào)諧等突出特點(diǎn)。

背景技術(shù)

中紅外激光，特別是3～5μm波段的中紅外激光，位于大氣透過(guò)率較高的理想傳輸窗口，在大氣遙感、激光雷達(dá)、空間光通信等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。該波段覆蓋了含硫化合物、碳氧化物、含氮化合物等大氣主要污染物，以及很多生物分子的特征吸收峰，因此在大氣監(jiān)測(cè)和光譜分析等方面也存在廣泛的應(yīng)用。由于生物組織80％以上由水構(gòu)成，而水在3μm附近具有強(qiáng)烈的吸收，所以該波段激光還被廣泛用于激光醫(yī)學(xué)診斷及治療。此外，飛機(jī)和導(dǎo)彈尾焰對(duì)應(yīng)的黑體輻射主要位于該波段，使得3～5μm波段中紅外激光光源成為定向紅外對(duì)抗這一軍事領(lǐng)域的不二之選，展現(xiàn)出令人矚目的發(fā)展前景。

目前實(shí)現(xiàn)中紅外激光的典型技術(shù)主要有直接泵浦的半導(dǎo)體量子級(jí)聯(lián)激光器、光纖激光器、固體激光器和利用非線性頻率變換的中紅外光學(xué)參量振蕩器，但上述激光器普遍存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積比較大、總的電光轉(zhuǎn)換效率偏低、波長(zhǎng)覆蓋及調(diào)諧范圍有限等問(wèn)題中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)。以使用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的3～5μm波段學(xué)參量振蕩器為例，它需要1～2μm波段光束質(zhì)量?jī)?yōu)良的泵浦源，其光路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，總的電光轉(zhuǎn)換效率也比較偏低，只有5％-10％；量子級(jí)聯(lián)激光器雖然器件可以小型化，但其上千層的外延結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，器件散熱效果差，光束質(zhì)量差，發(fā)射波長(zhǎng)調(diào)諧范圍很小，其總的電光轉(zhuǎn)換效率在室溫下也沒(méi)有超過(guò)27％。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有中紅外激光器光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械性能不穩(wěn)定、電光轉(zhuǎn)換效率低、波長(zhǎng)調(diào)諧范圍小等技術(shù)缺點(diǎn)，提供利用面發(fā)射激光器進(jìn)行腔內(nèi)差頻得到全波段可調(diào)諧的中紅外激光器，能夠大幅度簡(jiǎn)化光路結(jié)構(gòu)，能使器件小型化，且增加器件的機(jī)械穩(wěn)定性；同時(shí)充分利用面發(fā)射激光器光束質(zhì)量?jī)?yōu)良極其寬帶可調(diào)諧的特性，通過(guò)腔內(nèi)差頻獲得中紅外激光，提高差頻過(guò)程的轉(zhuǎn)換效率，增大中紅外激光器的輸出功率，最重要的是，實(shí)現(xiàn)中紅外激光器的寬波段連續(xù)調(diào)諧，填補(bǔ)已有中紅外激光器無(wú)法到達(dá)的這一空白區(qū)域。

本實(shí)用新型的利用外腔面發(fā)射激光器差頻的全波段可調(diào)諧中紅外激光器，激光器包括產(chǎn)生泵浦光的泵浦光面發(fā)射激光器、產(chǎn)生信號(hào)光的信號(hào)光面發(fā)射激光器、用于能把泵浦光與信號(hào)光進(jìn)行合束的合束片、用于對(duì)泵浦光和信號(hào)光進(jìn)行聚焦的聚焦透鏡和用于利用聚焦后的泵浦光和信號(hào)光產(chǎn)生中紅外閑頻光并諧振的復(fù)合腔。

進(jìn)一步，所述復(fù)合腔包括作為諧振入射端的左端平凹鏡、用于產(chǎn)生中紅外閑頻光的非線性晶體和作為諧振出射端的右端平凹鏡；左端平凹鏡與右端平凹鏡之間產(chǎn)生諧振腔用于諧振產(chǎn)生紅外激光，左端平凹鏡的入射端面對(duì)泵浦光和信號(hào)光鍍寬帶增透膜，對(duì)泵浦光和信號(hào)光鍍寬帶增透膜，且出射端面同時(shí)對(duì)可調(diào)諧中紅外激光鍍寬帶增反膜；右端平凹鏡的入射端面對(duì)泵浦光和信號(hào)光鍍寬帶增反膜，且同時(shí)對(duì)可調(diào)諧中紅外激光鍍寬帶增透膜，右端平凹鏡的出射端面對(duì)可調(diào)諧中紅外激光鍍寬帶增透膜。

進(jìn)一步，所述合束片的入射角為45度，其中一面對(duì)泵浦光面發(fā)射激光器產(chǎn)生的可調(diào)諧泵浦光鍍寬帶增透膜，另一面對(duì)信號(hào)光面發(fā)射激光器產(chǎn)生的可調(diào)諧信號(hào)光鍍寬帶增反膜。