[发明专利]一种输出双波长中红外的光参量振荡器

说明书

本发明提出了一种输出双波长中红外的光参量振荡器，试验步骤简单、效率高，并且试验误差低。本发明中双波长中红外光束的产生于两个非线性过程，且两个非线性频率变换过程之间耦合度较小，光参量振荡产生的阈值低，便于调节各个波长的功率占比。2次光参量振荡过程的泵浦光由同一半导体激光器产生，使得双波长中红外光束具有严格的共光轴特点，是一种优质的气体差分吸收探测和太赫兹产生的激光源。

技术领域

本发明属于光参量振荡器技术领域，尤其涉及一种输出双波长中红外的光参量振荡器。

背景技术

由于3～5μm的中红外激光对烟雾、大气的穿透能力强，因此该波段的激光在生物医学、气体探测等方面具有较为广阔的应用前景。相对于单波长中红外激光而言，双波长中红外激光的应用更具有特色，通过双波长中红外激光能够实现太赫兹波产生，也能实现多组分气体同步检测。

光参量振荡器是获得中红外激光的主要方式之一，具有波长调谐范围宽，可通过多种方式(周期调谐、波长调谐以及温度调谐等)实现大范围波段的激光输出。对于某一极化周期的非线性晶体，在泵浦光(波长λ)的泵浦下产生非线性现象，产生波长为λ_I的闲频光和波长为λ_S的信号光。多波长泵浦光同时泵浦单周期的非线性晶体，单波长泵浦光泵浦级联双周期结构的非线性晶体，这些技术手段都可以实现多波长中红外输出。

对于级联非线性晶体的光参量振荡器，对谐振腔内的振荡阈值较高，因此对泵浦源的功率有较高的要求。另外，多波长输出的激光器作为光参量振荡器的泵浦源时，腔型结构复杂，需要精确控制光路，调节难度较大，泵浦光在谐振腔中的损耗影响其转化效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种输出双波长中红外的光参量振荡器，试验步骤简单、效率高，并且试验误差低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的输出双波长中红外的光参量振荡器包括高反镜、半导体激光器、输入镜、偏振器件、碱金属蒸气室、双色镜、掺钕晶体、四色镜、非线性晶体、输出耦合镜以及步进平移台；

其中，高反镜对碱金属激光高反，输出耦合镜对碱金属激光和近红外激光高反，对中红外激光部分透射；

高反镜与输出耦合镜形成碱金属激光谐振腔，对碱金属激光实现光放大；

偏振器件、碱金属蒸气室、双色镜、掺钕晶体、四色镜以及非线性晶体沿出光方向依次位于碱金属激光谐振腔中；

半导体激光器位于碱金属激光谐振腔外，输出半导体激光经偏振器件进入碱金属蒸气室内，用于泵浦碱金属蒸气；其中，偏振器件用于使碱金属激光成为线偏振光以及使半导体激光与碱金属激光的耦合；

双色镜对碱金属激光高透，对近红外激光高反；掺钕晶体经过碱金属激光泵浦后产生近红外激光；双色镜与输出耦合镜形成近红外激光谐振腔，对近红外激光实现光放大；四色镜对中红外激光高反，对碱金属激光和近红外激光高透，与输出耦合镜形成光参量振荡器的谐振腔镜；

碱金属激光和近红外激光射向非线性晶体产生中红外激光，经输出耦合镜输出；

步进平移台用于放置非线性晶体，通过步进平移台调整非线性晶体通光通道，实现多波长中红外输出的调谐。

其中，双波长的间隔通过横向移动非线性晶体调节。

其中，所述半导体激光经输入镜聚焦后经偏振器件进入碱金属蒸气室(5)内，所述输入镜为聚焦镜或离轴抛物面镜。

其中，所述偏振器件为偏振分光立方体或格兰激光棱镜。

其中，碱金属蒸气室与偏振器件的位置可互换。

其中，输出耦合镜对闲频光以及信号光均具有一定的输出耦合率，同时输出闲频光和信号光。