[發明專利]一種雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器

有效

• 申請號: 202011103827.7
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112234422B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 袁晉鶴;李佳睿;孫建輝
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/108;H01S3/117;H01S3/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器，它屬于激光技術領域，解決現有中紅外波段光參量振蕩器輸出模式單一的問題。一種雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器包括泵浦光耦合系統和T型內腔抽運式光參量振蕩器；所述的泵浦光耦合系統由摻Tm³⁺的泵浦源、泵浦光半波片、偏振分光鏡、第一聚焦組件、第二聚焦組件、第一泵浦光全反鏡及第二泵浦光全反鏡組成；所述的T型內腔抽運式光參量振蕩器由第一基頻光全反鏡、第二基頻光全反鏡、第一增益介質、第二增益介質、第一腔內透鏡、第二腔內透鏡、第二二色鏡、第一二色鏡、聲光Q開關、基頻光半波片、參量光全反鏡、非線性晶體及輸出鏡組成。本發明用于雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器。

技術領域

本發明屬于激光技術領域。

背景技術

3μm～14μm屬于光譜中的中紅外波段，覆蓋多個大氣透明窗口并處于眾多氣體分子的“指紋識別區”，因此該波段激光在大氣遙感與通信、光電對抗、激光雷達、光譜分析、醫療、環保等領域均有重要的應用價值。目前，能夠實現該波段激光全覆蓋的器件主要是光參量振蕩器(OPO)，其激光產生方式是利用非線性晶體的二階非線性效應，將技術相對成熟的近紅外波段激光轉換為中紅外激光輸出，由于其激光的產生不依賴增益介質中摻雜離子的能級躍遷，使得采用OPO技術能夠開發出靈活性高、工作模式多樣的中紅外激光源，可滿足不同領域對該波段激光參數的差異性需求。

光參量振蕩器的輸出特性主要取決于非線性晶體及其泵浦源，目前可產生中紅外波段激光的紅外晶體主要可分為磷化物(如ZnGeP₂)、硫化物(如AgGaS₂)、硒化物(如CdSe,BaGa₄Se₇,AgGaSe₂)，泵浦源主要可分為以下三大類：(1)摻雜Nd³⁺或Yb³⁺的1μm波段脈沖激光；(2)摻雜Er³⁺的1.5μm～1.6μm波段脈沖激光；(3)單摻Tm³⁺、單摻Ho³⁺或者Tm³⁺和Ho³⁺雙摻的1.9μm～2.1μm波段脈沖激光。同前述幾種泵浦源相比，以摻Ho³⁺脈沖激光為泵浦源的中紅外光參量振蕩器的輸出性能尤為突出：這主要是因為摻Ho³⁺增益介質不但具有較長上能級壽命(10ms量級)、較大的有效發射截面(10^-20cm²量級)、較低的量子虧損，利于高能泵浦激光的獲得；而且其波長比另外兩類泵浦源的波長要長，一方面使其在光譜上與待轉換波長距離更近，另一方面在非線性晶體中的吸收損耗會更小，這些都為高平均功率/高脈沖能量中紅外激光的高效提取創造出有利條件。目前，采用該技術路線的單臺光參量振蕩器能產生百瓦級功率或數十毫焦耳能量的中紅外激光。然而，采用傳統的光參量振蕩器只能運行一種模式：即輸出指標為高重復頻率/高平均功率的工作模式或輸出指標為低重復頻率/高脈沖能量的工作模式，導致兩種運轉模式的中紅外激光需由不同設備輸出，這一方面限制了光參量振蕩器的使用范圍，另一方面在需求兩種工作模式時需采用兩臺設備，造成投入成本的增加。

發明內容

本發明目的是為了解決現有中紅外波段光參量振蕩器輸出模式單一的問題，提供了一種雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器。

一種雙模式可切換輸出的中紅外光參量振蕩器，它包括泵浦光耦合系統和T型內腔抽運式光參量振蕩器；

所述的泵浦光耦合系統由摻Tm³⁺的泵浦源、泵浦光半波片、偏振分光鏡、第一聚焦組件、第二聚焦組件、第一泵浦光全反鏡及第二泵浦光全反鏡組成；所述的第一聚焦組件和第二聚焦組件均由平凸透鏡凸面相對構成；