[发明专利]一种基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器

说明书

一种基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器，它属于激光技术领域，解决现有非线性频率变换一般对于泵浦光的转换效率较低，无法实现双波长的等功率同步输出，且输出的两个激光波长值相差较大的问题。一种基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器，它由低温恒温器、激光器、第一透镜、第二透镜、激光输入镜、激光输出镜、激光晶体、第一恒温器窗口镜及第二恒温器窗口镜组成，所述的激光晶体为Tm,Ho:YAP晶体，且由铟箔包裹后安装在紫铜热沉中，激光晶体和紫铜热沉置于低温恒温器的底部真空室内，使得激光晶体处于真空及低温环境中。

技术领域

本发明属于激光技术领域。

背景技术

双波长激光器可同步输出两个不同波长的激光，在痕量气体检测、分子生物学、显示技术、医疗和遥感领域均具有重要应用价值。

目前的双波长激光器大多采用倍频、和频、拉曼频移等非线性频率变换的方法来实现。非线性频率变换一般对于泵浦光的转换效率较低，基于不同非线性晶体材料一般在5％～18％范围内，波长变换后激光功率与泵浦光像差较大，不利于实现双波长的等功率同步输出。并且非线性频率变换后输出的两个激光波长值相差较大(如1064nm倍频得到532nm激光的双波长体制，双波长相差超过0.5微米)，在一些需要精细测量的应用中(如差分痕量气体检测)使用效果并不理想。

发明内容

本发明目的是为了解决现有非线性频率变换一般对于泵浦光的转换效率较低，无法实现双波长的等功率同步输出，且输出的两个激光波长值相差较大的问题，提供了一种基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器。

一种基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器，它由低温恒温器、激光器、第一透镜、第二透镜、激光输入镜、激光输出镜、激光晶体、第一恒温器窗口镜及第二恒温器窗口镜组成；

其中激光输入镜和激光输出镜组成平凹腔型的激光谐振腔，所述的激光输入镜镀有对800nm波段的增透膜及对1800nm～2500nm波段的全反膜，所述的激光输出镜镀有对1800nm～2500nm波段透过率为5％的部分反射膜；

所述的激光晶体为Tm,Ho:YAP晶体，且由铟箔包裹后安装在紫铜热沉中，激光晶体和紫铜热沉置于低温恒温器的底部真空室内，使得激光晶体处于真空及温度为4K～200K的环境中；所述的真空室两端分别设有第一恒温器窗口镜及第二恒温器窗口镜，且第一恒温器窗口镜及第二恒温器窗口镜均镀有对1800nm～2500nm波段的高透膜；

激光器产生波长为795nm的泵浦光并经过输出光纤耦合输出，波长为795nm的泵浦光入射至第一透镜上，经第一透镜准直后依次经过第二透镜、激光输入镜及第一恒温器窗口镜，然后入射至激光晶体的中心处，再依次经过第二恒温器窗口镜及激光输出镜，由激光输出镜同步输出波长为2000nm和2119nm激光。

本发明的有益效果是：

本发明基于Tm,Ho:YAP晶体的光学特性，开发了一套超低温双波长直腔激光器，可实现2000nm和2119nm双波段连续激光的同步稳定输出，输出功率均方根误差在0.10W～0.15W内。控制激光晶体处于44K最优温度下，在30W注入泵浦功率时，激光最大输出总功率达到11W，双波长的功率比可控制到近1:1输出。双波长输出线宽分别1.28nm和1.29nm。解决了现有非线性频率变换一般对于泵浦光的转换效率较低，无法实现双波长的等功率同步输出，且输出的两个激光波长值相差较大的问题。

附图说明

图1为本发明基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器的结构示意图；

图2为本发明基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器能级跃迁与能量转移过程示意图；

图3为实施例一基于超低温粒子数调控机制的双波长中红外激光器超低温双波长输出结果图；