[发明专利]一种宽波段可调谐窄线宽单频脉冲激光器

说明书

本发明公开了一种宽波段可调谐窄线宽单频脉冲激光器，包括：第一可调谐单频脉冲激光种子源，连接至波分复用器的第一输入端；第二可调谐单频脉冲激光种子源，连接至波分复用器的第二输入端；波分复用器，用于将接收到的两束单频脉冲激光耦合输入光纤准直透镜的输入光纤；光纤准直透镜，将两束激光聚焦后输入差频晶体中；差频晶体，安装在温控炉上，通过调整温控炉的温度以及差频晶体的入射角度，使两束激光满足实现差频效应的条件，产生远红外单频脉冲激光，并通过二色镜输出。本发明将两束泵浦激光耦合入同一根光纤输出，具有光斑小能量密度高、光束质量好的特点，结构简单和抗环境干扰能力好，可广泛应用于远红外激光器技术领域。

技术领域

本发明涉及远红外激光器技术领域，尤其涉及一种宽波段可调谐窄线宽单频脉冲激光器。

背景技术

远红外激光光源在红外制导、红外预警、红外对抗等军事领域，以及环境监测、工业生产过程检测、红外激光诊断和红外光谱学等民用领域有着重要的应用价值。此外，作为大气窗口，远红外光源对大气成分的研究也很有意义。单频光纤激光器由于具有高信噪比、低噪声、窄线宽、良好光束质量和全光纤化结构等优势，在激光研究领域引起了广泛的关注。但是目前，全光纤化单频激光器的工作波长最长可达2.8μm，是通过基于掺铒氟化物光纤的分布反馈式结构实现。空间结构单频激光器的工作波长最长可达2.9μm，是基于掺钬氟化物光纤和空间耦合方式实现。严格来说，基于稀土离子掺杂增益光纤实现单频激光器的输出波长局限于3μm。

要获得远红外波段(3～15μm)激光输出，目前最常见的方法是基于近红外激光光源的非线性频率转换方式来实现激光频率红移，主要包括差频效应、拉曼频移等过程。其中拉曼频移属于三阶非线性效应，其所需的激光阈值较高。在非对称反演的非线性晶体材料中，只要满足差频的相位匹配，可以发生差频效应，其中两个泵浦光束会生成另一个光束，生成光束的频率是泵浦光束频率之差。一般差频效应的激光阈值功率相比于拉曼效应的较低，生成的激光波长取决于两束泵浦激光的波长，通过对两束泵浦激光波长的选择可以控制差频激光波长。

在现有技术中，泵浦光和信号光采用波长分段组合方案，能够实现差频产生3～5μm中红外激光输出，但这种方案需要多个不同波长激光器作为泵浦源，装置结构复杂，且未能实现中红外单频激光输出。或者，利用外腔二极管激光器和钛蓝宝石激光器实现差频产生5～12.5μm可调谐中红外激光输出；采用空间耦合两束连续泵浦激光，由于泵浦光功率较低(仅380mW)，导致差频产生激光功率较低(nW级别)，且未能实现远红外单频激光输出。或者，采用1064nm单频脉冲泵浦源，通过光学参量振荡实现3～4.5μm中红外单频激光输出，但是该方案采用空间耦合方式，光斑尺寸较大(600μm)，装置结构复杂，且未能实现远红外激光输出。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种宽波段可调谐窄线宽单频脉冲激光器。

本发明所采用的技术方案是：

一种宽波段可调谐窄线宽单频脉冲激光器，包括：

第一可调谐单频脉冲激光种子源，作为泵浦源和信号源，通过第一光放大器放大后连接至波分复用器的第一输入端；

第二可调谐单频脉冲激光种子源，作为泵浦源和信号源，通过第二光放大器放大后连接至波分复用器的第二输入端；

波分复用器，用于将接收到的两束单频脉冲激光耦合输入光纤准直透镜的输入光纤；

光纤准直透镜，将两束激光聚焦后输入差频晶体中；

差频晶体，安装在温控炉上，通过调整温控炉的温度以及差频晶体的入射角度，使两束激光满足实现差频效应的条件，产生远红外单频脉冲激光，并通过二色镜输出。

进一步，所述第一可调谐单频脉冲激光种子源为1.6μm可调谐单频脉冲激光种子源，所述第二可调谐单频脉冲激光种子源为1.9μm可调谐单频脉冲激光种子源。