[发明专利]大脉冲能量远红外激光器、激光频率变换装置以及频率变换方法

说明书

本发明公开了一种大脉冲能量远红外激光器、激光频率变换装置以及1.06微米激光变换至7.8至9.3微米波段远红外激光的频率变换方法；包括：泵浦激光器；拉曼变频激光器(2)，第一二向色镜；精密光程调节装置；第二二向色镜；差频激光器；以及第五二向色镜；本发明为了解决现有的远红外激光输出功率较低、能量较低、光转换效率较低的问题，利用1.06微米激光很好的可放大性，以及将高效联合拉曼与差频相结合的变频技术手段以实现1.06微米基频激光向远红外波长激光转换的高效率的7.8至9.3微米波段远红外激光输出装置；其能够获得大脉冲能量；本发明能够利用联合拉曼与差频相结合的方式实现一些列不同波长的远红外激光。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体的说是涉及一种大脉冲能量远红外激光器、激光频率变换装置以及1.06微米激光变换至7.8至9.3微米波段中红外激光的频率变换方法。

背景技术

电磁波通过大气层时被较少反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。其中主要的光谱段有：微波波段(300～1GHz/0.8～2.5cm)，热红外波段(8～14um)，中红外波段(3.5～5.5um)，近紫外、可见光和近红外波段(0.3～1.3um，1.5～1.9um)。8-12微米处于大气窗口中的长波红外波段，因此8-12微米的光源可以被应用于环境监测等很多关于大气传输的领域方面，同时由于该波段激光可以被生物组织剧烈吸收，在激光医疗方面也有较强的应用前景。

由于目前没有合适的能直接产生8-12微米激光输出的固体增益介质，获得8-12微米激光输出的常用手段是非线性频率转换技术。通常采用2微米波段调Q脉冲作为光参量的泵浦源，来获得远红外激光输出。例如，2017年，哈尔滨工业大学的姚宝权团队采用Ho:YAG激光器的2.09μm泵浦光参量振荡(OPO)，非线性晶体为CdSe，获得波长12μm的远红外激光，输出功率0.17W，单脉冲能量0.14mJ；同年，哈尔滨理工大学的Linjun Li等人采用2.05μm的Tm,Ho:GdVO₄激光器泵浦ZGP OPO，获得功率1.7W，单脉冲能量0.17mJ的波长8.08μm激光；2018年，中国电子科技集团公司，2.05μm的Ho:YLF激光器泵浦CdSe OPO，输出320mW的10.2μm激光，单脉冲能量64nJ。以上是近两年来最新关于远红外激光的报道，可以看出，其泵浦源均为2μm波段，且均采用光参量振荡方式，但是输出单脉冲能量很小。

鉴于对以上现状的分析，由于2微米激光的可放大性有限，获得大能量的泵浦源受到限制，所以通常采用2微米激光作为泵浦源，导致整体光光转换效率较低。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种大脉冲能量远红外激光器，其利用高效联合拉曼与差频相结合的变频技术手段以实现1.06微米基频激光向远红外波长激光的转换过程。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种大脉冲能量远红外激光器，其特征在于，包括：

泵浦激光器，其用以输出1.06微米泵浦源激光光束；

联合拉曼变频激光器，其包括第一拉曼变频激光器和第二拉曼变频激光器，以及第一二向色镜；其用以接收所述泵浦源激光光束并转换为具有近红外波长1和中红外波长2的第一激光光束，以及中间过程中产生的具有远红外波长3的第二激光光束；

第一二向色镜，其用以自所述第一拉曼变频激光器后分离出近红外波长1激光且透射至第二拉曼变频激光器，将远红外波长3激光反射至第一反射镜，进一步反射至第二二向色镜；

精密光程调节装置，其包含一个平移台、两块二向色镜：第三二向色镜和第四二向色镜，用以分离出中红外波长2激光；且将波长2激光反射后入射至第二反射镜，进一步反射至第二二向色镜；精密光程调节装置可以通过调节精密平移台来控制中红外波长2激光的光程，使其与远红外波长3的光程相等；