[发明专利]一种高功率连续可调谐中红外激光器

说明书

本发明为一种高功率连续可调谐中红外激光器，采用光泵激光增益介质的泵浦方式，激光增益介质可以采用Nd³⁺:YAG晶体和Nd³⁺:YAG陶瓷以及钕玻璃等,结合调Q技术以及F‑P标准具选频技术，实现对输出的高功率调Q巨脉冲波长的连续调谐，激光谐振腔采用虚共焦非稳腔结构，有利于大功率输出和提高光束质量，利用输出的高功率调Q巨脉冲泵浦拉曼多程池中的拉曼气体，使其产生二阶拉曼效应输出中红外激光，通过调节F‑P标准具改变拉曼多程池的泵浦光波长，实现对拉曼多程池输出的高功率中红外激光的连续可调谐，拉曼池采用多程池结构设计，使泵浦光多次通过拉曼介质，提高输出的中红外波段激光的产生效率，通过改变拉曼多程池中的拉曼气体实现输出的中红外激光在较大范围的连续可调谐。

技术领域

本发明为一种高功率连续可调谐中红外激光器，利用光泵激光增益介质和调Q技术以及利用F-P标准具选频技术相结合，产生高功率连续可调谐调Q巨脉冲，用其泵浦拉曼多程池中的拉曼气体使其产生二阶拉曼效应，拉曼效应对光束质量具有改善作用，输出高功率高光束质量的连续可调谐的中红外激光。

背景技术

中红外激光技术在激光通信、遥感技术、光谱分析和军事等方面都有重要的作用，目前主要通过线性和非线性两种方式产生中红外波段激光，采用线性方式的中红外激光器主要包括固体激光器、半导体量子级联激光器、自由电子激光器和化学激光器等，也可以通过光学参量振荡等技术产生中红外激光，目前实验室中主要采用光学参量振荡的方式来产生中红外激光，但是，光学参量振荡器由于受晶体尺寸和晶体损伤阈值的限制，很难产生高功率的中红外激光，而且目前光学参量振荡器的出光效率一般很低。本发明中采用光泵激光增益介质，并结合调Q技术以及F-P标准具选频技术，输出高功率的连续可调谐的调Q巨脉冲，用其来泵浦拉曼多程池中的拉曼气体使其产生二阶拉曼效应，而且拉曼效应对光束质量具有改善作用，可以使拉曼多程池输出高功率高光束质量的连续可调谐的中红外激光。

发明内容

本发明为一种高功率连续可调谐中红外激光器，主要包括：后腔镜1，调Q元件2，泵浦源3，激光增益介质4，F-P标准具5，输出腔镜6，反射镜7，拉曼多程池8，拉曼多程池腔镜一9，拉曼多程池腔镜二10；其特征在于：二个泵浦源(3)分别放置在激光增益介质(4)的上下两侧对激光增益介质进行侧泵，按从左至右的顺序后腔镜(1)、调Q元件(2)、激光增益介质(4)、F-P标准具(5)、输出腔镜(6)依次放置，共同构成拉曼多程池的泵浦装置，泵浦装置发出的泵浦光进入拉曼多程池(8)，对拉曼多程池(8)中的拉曼气体进行泵浦，使其产生二阶拉曼效应输出高功率中红外激光，通过调节F-P标准具(5)实现对拉曼多程池输出的高光束质量的高功率中红外激光连续调谐。

本发明中激光增益介质可以采用Nd³⁺:YAG晶体和Nd³⁺:YAG陶瓷以及钕玻璃等中的一种，相对而言钕玻璃加工成本低，易于得到大体积的激光增益介质，有利于高功率激光输出，而且钕玻璃发射线宽较宽，有利于增加拉曼多程池输出的中红外激光的调谐范围，钕玻璃激光上能级寿命较长利于储存能量，将其和调Q技术相结合可以输出高峰值功率的调Q巨脉冲，提高拉曼多程池泵浦光的功率以提高其输出中红外激光的功率。

本发明中泵浦源可以采用闪光灯或半导体激光器阵列等进行泵浦。

本发明中采用F-P标准具对输出激光波长进行连续调谐，当激光增益介质采用钕玻璃棒时，拉曼多程池泵浦光波长可在1043nm和1063nm之间连续调谐，根据公式可求得拉曼多程池输出的中红外波长λ_S，其中λ_P为泵浦光波长，υ_a为拉曼频率，通过调节F-P标准具来调谐泵浦光波长λ_P，从而达到连续调谐拉曼多程池输出的中红外激光波长λ_S的目的，每种拉曼气体都具有特定的拉曼频率υ_a，当在拉曼多程池中充入不同气体作为拉曼介质时可以产生不同波长λ_S的激光，可以实现在较大范围内对激光输出波长λ_S的连续调谐。