[发明专利]一种皮秒脉冲光学参量变频激光输出装置

说明书

本发明提供一种皮秒脉冲光学参量变频激光输出装置，属于激光变频技术领域，包括皮秒基频激光模块，出射的皮秒基频激光依次通过整形模块和至少两个非线性晶体模块后形成皮秒脉冲光学参量变频激光，皮秒脉冲光学参量变频激光通过输出模块输出；整形模块出射的皮秒基频激光射入第一个非线性晶体模块中；相邻的两个非线性晶体模块之间设置有透镜，透镜用于调整射入其内的皮秒基频激光和皮秒脉冲光学参量变频激光使从透镜出射的皮秒基频激光和皮秒脉冲光学参量变频激光射入后一个非线性晶体模块。通过透镜与非线性晶体模块的配合使皮秒基频脉冲激光的束腰重复地出现，实现皮秒脉冲光学参量变频激光输出。

技术领域

本发明涉及激光频率变换技术领域，特别涉及一种皮秒脉冲光学参量变频激光输出装置。

背景技术

皮秒脉冲激光在材料处理、激光光谱学、激光测距等领域具有重要应用。目前，获得超短脉冲激光的方法是通过激光锁模的方法获得，然后通过行波放大或再生放大的方法提高超短脉冲激光能量。然而，由于激光发射能级是分立的，只有少数波段的超短脉冲激光可以直接从激光发射器中获得。为了在更宽的波长范围内，尤其是中红外范围获得皮秒脉冲激光，必须借助光学参量变频或者拉曼频移方法实现皮秒脉冲激光频率变换。光学参量变频包括光学参量产生(Optical Parametric Generation，OPG)、光学参量放大(OpticalParametric Amplification，OPA)，以及光学参量振荡(Optical ParametricOscillation，OPO)。OPG方法阈值高、效率低、产生的变频激光光谱很宽，光束质量也很差；OPA方法是在OPG基础上注入一个小功率的信号激光，虽然可以改善OPG方法光谱宽、光束质量差的问题，然而额外需要的种子激光器增加了成本和复杂性，OPO方法阈值低、效率高、光谱窄、光束质量好、可调谐、结构紧凑，是理想的皮秒脉冲激光频率变换方法。

由于皮秒脉冲激光持续时间很短，必须采用同步泵浦的方法才能实现光参量振荡。该方法通常要求OPO腔长须与泵浦激光脉冲间隔相等才能满足同步泵浦条件，因此该方法通常用于重复频率在100MHz左右的超短脉冲激光变频，其相应的腔长为1.5m，如要采用1MHz重频的基频超短脉冲激光泵浦，相应的OPO腔长要达到150m。在平均功率一定的情况下，重频越高单脉冲能量越小，因此目前采用传统同步泵浦OPO方法获得超短脉冲激光能量仅为纳焦耳量级。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种新型结构，能够输出超过纳焦耳量级的皮秒脉冲光学参量变频激光的皮秒脉冲光学参量变频激光输出装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种皮秒脉冲光学参量变频激光输出装置，包括：皮秒基频激光模块，其出射的皮秒基频激光依次通过整形模块和至少两个非线性晶体模块后形成皮秒脉冲光学参量变频激光，所述皮秒脉冲光学参量变频激光通过输出模块输出；其中，所述整形模块用于调整射入其内的皮秒基频激光，使得从所述整形模块出射的皮秒基频激光射入至少两个非线性晶体模块的第一个非线性晶体模块中；所述第一个所述非线性晶体模块的中心与从所述整形模块出射的所述皮秒基频激光的束腰的中心共线；相邻的两个所述非线性晶体模块之间设置有透镜，所述透镜用于调整射入其内的皮秒基频激光和皮秒脉冲光学参量变频激光使从所述透镜出射的皮秒脉冲光学参量变频激光射入后一个所述非线性晶体模块内，后一个所述非线性晶体模块与从所述透镜出射的所述皮秒基频激光和皮秒脉冲光学参量变频激光的束腰的中心共线。

进一步地，所述整形模块出射的皮秒基频激光的束腰光斑半径大小为N；所述透镜出射的皮秒基频激光的束腰光斑半径大小为M；其中，|M-N|/N≤30％。

进一步地，第一个所述非线性晶体模块的中心与第二个所述非线性晶体模块的中心距离为X；其余相邻两个所述非线性晶体模块的中心距离为Y；其中，|X-Y|/X≤30％。