[发明专利]一种中红外光参量全固态激光源

说明书

本发明提供一种中红外光参量全固态激光源，包括依次连接的激光振荡器、第一光参量振荡器、光参量放大器及第二光参量振荡器。通过在激光振荡器内设置第一光参量振荡器，并基于一个耦合输出镜同时共轴输出高功率近红外激光及可调谐光参量闲频光，进一步，光参量放大器基于走离补偿方式实现红外激光泵浦下光参量闲频光的高效放大，并同时产生相应的光参量信号光；最后，采用光参量放大器后共轴输出的多波长激光同时泵浦第二光参量振荡器，利用非线性红外晶体在多个不同波长激光同时泵浦下的多相位匹配特性及或晶体的相位匹配折返特性，实现一种波长可调控的多波段多波长高功率中红外可调谐激光输出。

技术领域：

本发明实施例涉及激光技术领域，特别涉及一种中红外光参量全固态激光源。

背景技术：

波长介于2-20μm的中红外光谱覆盖了2-2.5μm、3-5μm及8-14μm三个重要的大气窗口，并且涵盖了绝大多数分子气体、有毒试剂、空气、水和土壤污染物、人类呼吸成分以及多种爆炸性试剂的吸收峰，因此该波段在大气监测、光学遥感、光谱分析、空间光通信、环保、医疗等领域有着重大的应用价值，已成为国内外广泛研究的热点与难点。光学参量技术(OPG/OPA/OPO)因具有增益高、热效应低、波长调谐范围宽、放大脉冲对比度高、量子效率高、光束质量好等优点而引起了人们巨大的研究兴趣。基于成熟的固体激光泵浦红外非线性光学晶体实现光参量频率下转换已成为获得精密化、实用化中红外激光源的最有效方法之一。

在当前的某些应用领域，如光谱分析或遥感技术领域中，对多波长中红外光源，特别是能同时覆盖多个可选波段的多波长可调谐高功率中红外光源提出了迫切需求。然而目前传统的光参量激光器最多只能实现包括泵浦光、信号光及闲频光三个波长的激光输出，其中泵浦光为单一固定波长，虽然信号光和闲频光波长可以调谐，但是，一方面信号光和闲频光波长受限于泵浦波长及能量守恒原理从而导致其无法同时自由选择各自所处的波段；另一方面信号光与闲频光的调谐范围受限于一定口径的非线性晶体相位匹配角可调节范围及中红外激光薄膜带宽，导致其波长可覆盖范围有限，不能满足需要同时覆盖多个可选波段的多波长可调谐中红外激光的情况。

发明内容：

为了解决目前的中红外光参量激光源最多只能同时输出三种及以下波长激光，不能满足同时覆盖多个可选波段的多波长可调谐高功率中红外激光输出的需求，本发明提供一种中红外光参量全固态激光源，包括：依次连接的激光振荡器、第一光参量振荡器、光参量放大器及第二光参量振荡器；其中第一光参量振荡器设置在激光振荡器谐振腔内，并同激光振荡器共用同一个耦合输出镜同时共轴耦合输出高功率近红外激光与波长可调谐的光参量闲频光；光参量放大器设置于耦合输出镜后，采用与第一光参量振荡器完全相同参数的非线性光学晶体，并基于走离补偿方式实现红外激光泵浦下光参量闲频光的高效放大，同时依据光参量能量守恒原理再次输出相对应的可调谐光参量信号光；第二光参量振荡器设置于光参量放大器后，基于光参量放大器后共轴输出的近红外激光、可调谐光参量信号光及可调谐光参量闲频光同时泵浦非线性晶体，利用非线性晶体在多个不同波长激光泵浦下的多相位匹配特性及或相位匹配折返特性，实现一种波长可调控的多波段多波长中红外可调谐激光输出。

优选地，激光振荡器可采用一个激光增益模块来产生一个或多个不同波长的近红外激光或采用多个不同激光增益模块来产生多个不同波长的近红外激光。

优选地，激光振荡器的激光增益模块采用泵浦光源从端面或侧面泵浦激光晶体，其中所述泵浦光源包括半导体激光器、闪光灯、光纤激光器及固体激光器；所述激光晶体的基质材料包括YAG、YVO₄、Al₂O₃、YAP、CaF₂、YLF晶体，陶瓷，玻璃及光纤；所述激光晶体的掺杂离子包括Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺、Ti³⁺、Cr³⁺、Dy³⁺。