[发明专利]一种基于声光效应和光纤放大器的中红外光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种中红外光源，尤其是涉及一种基于声光效应和光纤放大器的中红外光源。

背景技术

固体激光器，尤其是全固态激光器因具有结构紧凑、转换效率高、寿命长等优点而被广泛应用于军事、工业加工和科学研究等。通过近红外波段全固态激光器作为泵浦源，通过光参量振荡器是获得3～5μm中红激光光源最有效的手段之一。到目前为止，虽然中红外激光器取得了一定的发展，但是在中红外光源高重复频率、高峰值功率光源获得、泵浦源选取、中红外波段介质薄膜宽带设计、低吸收、高损耗控制等方面还有许多技术问题需要解决，尤其当通过光参量手段获得中红外激光光源时，泵浦源的体积、效率、稳定性、光束质量等还有许多问题亟待解决：1)泵浦源的全固化、小型化、轻量化；2)泵浦源功率水平和光束质量同时保证；3)泵浦源在高重复频率下脉宽较宽，峰值功率较低、单脉冲能量随重复频率变化较大；4)泵浦源体积大、结构复杂，制冷功耗大、需水冷等。([1]Y.Bonetti，andJ.Faist，Quantum cascade lasers entering the mid-infrared.Nature Photonics2009，3：32-34；[2]任国光，黄裕年，用激光红外干扰系统保护军用和民航机，激光与红外2006，36(1)：1-6)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可获得性能优良的中红外激光输出、可解决中红外激光器的高效散热问题、可降低整机体积、提高输出光的光束质量和转换效率的基于声光效应和光纤放大器的中红外光源。

本发明设有种子光源、耦合系统、光纤放大器、光参量振荡器的输入镜、用于频率变换的非线性晶体和输出耦合镜，所述种子光源设有半导体激光器、准直光学系统、聚焦光学系统、激光晶体、主动调Q用声光晶体和主动声光调Q激光器的输出镜，所述光纤放大器设有光纤和半导体激光器泵浦源，所述半导体激光器、准直光学系统、聚焦光学系统、激光晶体、主动调Q用声光晶体、主动声光调Q激光器的输出镜和耦合系统按从左往右顺序依次摆放，半导体激光器、准直光学系统、聚焦光学系统、激光晶体、主动调Q用声光晶体、主动声光调Q激光器的输出镜和耦合系统的中心处于同一光轴上，半导体激光器、准直光学系统、聚焦光学系统、激光晶体、主动调Q用声光晶体、主动声光调Q激光器的输出镜和耦合系统之间的间距可调。

所述种子光源的波长可为1000～1100nm。所述种子光源激光器的谐振腔由激光晶体和主动声光调Q激光器的输出镜构成，激光晶体的左端面镀制808nm泵浦光增透膜1000～1100nm范围内基频光的高反射膜，激光晶体的右端面镀制基频光增透膜，主动调Q用声光晶体的左右端面和主动声光调Q激光器的输出镜的右端面镀制基频光的增透膜，主动声光调Q激光器的输出镜左端面镀制基频光的部分反射膜。

所述半导体激光器泵浦源可为一组带光纤耦合输出的半导体激光器泵浦源，功能是为光纤放大器提供泵浦光，为了便于散热，将放大级所需的总泵浦能量分配到波长在975nm附近的若干光纤耦合输出的半导体激光器中；所述半导体激光器泵浦源可设有至少3个。

所述光纤可为掺Yb³⁺的双包层光纤或光子晶体光纤等。从耦合系统出射的光的光轴和光纤的通光轴在同一条水平线上，光纤的通光轴与光参量振荡器的输入镜左端面的法线相互平行，耦合系统和光参量振荡器的输入镜与光纤之间存在空气间隙，间隙大小可以在0.5～100mm之间调节，半导体激光器泵浦源分布在光纤的左右两侧，半导体激光器泵浦源与光纤之间通过光纤熔接进行连接。用于频率变换的非线性晶体可为周期极化晶体或普通的非极化晶体，用于频率变换的非线性晶体左右端面都镀制泵浦光的增透膜。输出耦合镜左端面镀制泵浦光的高反射膜，信号光的部分透射膜，输出耦合镜右端面镀制信号光的增透膜，光参量振荡器的输入镜、用于频率变换的非线性晶体和输出耦合镜按从左往右顺序依次摆放，并且中心处于同一光轴上，它们之间的间距可调，可调范围可为0.5～100mm。

所述耦合系统是设于种子光源与光线放大器之间的耦合系统。所述耦合系统中可设有一个单向器，以保证光的单向传播，防止放大器的反射光回馈到种子光源中，引起系统的不稳定。

所述半导体激光器、准直光学系统、聚焦光学系统、激光晶体、主动调Q用声光晶体、主动声光调Q激光器的输出镜和耦合系统之间的间距可调的范围可为0.5～100mm。