[發明專利]一種基于級聯光學差頻產生中紅外激光的裝置

有效

• 申請號: 202011597900.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112670802B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 劉文鍇;李忠洋;胡青峰;邴丕彬;顏鈐澤;張格格;焦彬哲;趙佳
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗;王喚霞

本發明提供的基于級聯光學差頻產生中紅外激光的裝置，從第一泵浦源出射的第一泵浦光進入合束鏡；從第二泵浦源出射的第二泵浦光經過相位延遲系統后進入合束鏡；第一泵浦光與第二泵浦光在合束鏡中合為一束混頻光；混頻光經過望遠鏡系統后入射到APPLN晶體中，通過級聯光學差頻效應產生級聯光；級聯光入射至PPLN晶體中，經過級聯光學差頻作用產生中紅外激光。通過設置APPLN和PPLN晶體的極化周期，可以使各階級聯光的能量聚集在中紅外激光，具有光學轉換效率高的優點。

技術領域

本發明屬于中紅外激光技術領域，具體涉及基于級聯差頻的中紅外激光光源。

背景技術

3~5?μm中紅外波段激光處于大氣窗口區、高溫物體熱輻射能量集中區及水分子強吸收區，在遙感探測、光電對抗及醫療診斷等領域有著十分重要的應用。與普通波長固定的單峰中紅外激光相比，多峰、寬譜及寬調諧中紅外激光在一些特殊場合有著更為重要的應用，譬如太赫茲產生，CARS光譜測溫技術、相干脈沖合成、量子光學、多組分氣體同步檢測等，因此中紅外激光光源的光譜調控技術一直以來都是非線性變頻領域中的研究熱點。中紅外波段激光主要應用在以下領域：

（1）光譜分析

中紅外3-5?μm波段被稱為分子的“指紋譜”，該波段峰多且復雜，涵蓋了大部分分子的吸收譜線，甲烷、乙烷、丙烷、氯化氫、硫化氫、氟化氫、水蒸氣等氣體可以用中紅外波段檢測。因此該波段激光可以更廣泛的探測大氣成分、大氣污染、生化毒劑以及臭氧、水蒸氣分布等。

（2）醫療診斷

中紅外波段包含了水的吸收峰，輻射生物組織時，組織內部水分子迅速吸收激光能量，瞬間達到汽化溫度并受熱分解，生物組織汽化帶走了大部分熱量，因此減少了對周圍組織的光化學解離消融作用，從而高精度的消融了病變組織，并大大降低了致突變的風險。

（3）光電對抗

在科技高速發展的現代，在戰爭中掌握精準打擊和反精準打擊的對抗技術已經成為作戰制勝的關鍵。通過利用激光對敵方的光電設備或危險目標進行快速精準定位制導摧毀目標，這種作戰方式具有高隱蔽性、攻擊性以及高精度攻擊等特性，特別是通過成像、凝視、多波段復合制導技術手段研制的第四代紅外制導導彈，在制導靈敏度和抗干擾能力有突出優勢，可以更遠更精確的攻擊目標。

基于晶體非線性頻率變換技術實現的光學參量振蕩器（optical?parametricoscillator，OPO）具有調諧范圍寬，轉換效率高，光束質量好，結構緊湊靈活，譜寬選擇度高等諸多優點，是目前實現中紅外波段激光輸出的重要手段之一，獲得了業界的青睞并成為了研究熱點。由于OPO采用了諧振腔結構，存在閾值的限制，并且對氣體檢測而言，其單頻控制方面有待提高。近年來，基于差頻產生的中紅外光源，由于具有結構簡單、調諧方便、室溫運轉和無值限制等優良特性，受到了廣泛的關注。隨著準相位匹配(QPM)技術及各種新型周期性極化非線性品體的應用，中紅外DFG光源發展迅速，已成為當前氣體光譜檢測的主流光源。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于級聯光學差頻產生中紅外激光的裝置，可以使級聯光中各階級聯光的能量聚集在中紅外激光。

本發明的目的是以下述方式實現的：一種基于級聯光學差頻產生中紅外激光的裝置，包括第一泵浦源和第二泵浦源，APPLN晶體，PPLN晶體，合束鏡，望遠鏡系統以及相位延遲系統；

從第一泵浦源出射的第一泵浦光進入合束鏡；從第二泵浦源出射的第二泵浦光經過相位延遲系統后進入合束鏡；第一泵浦光與第二泵浦光在合束鏡中合為一束混頻光；混頻光經過望遠鏡系統后入射到APPLN晶體中，通過級聯光學差頻效應產生級聯光；級聯光入射至PPLN晶體中，經過級聯光學差頻作用產生中紅外激光；