中红外波段自级联光学参量振荡激光器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种中红外波段自级联光学参量振荡激光器，光路中依次放置全反腔镜、半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体、声光Q开关、复合腔镜、非线性光学晶体和输出腔镜，其中全反腔镜和输出腔镜组成基频腔，由复合腔镜和输出腔镜组成光参量振荡腔，所述的复合腔镜上镀的介质膜对基频激光高透射且同时对初次和二次光参量振荡的信号光波长高反射，所述的输出腔镜上镀的介质膜对基频激光和初次信号光高反射且同时二次光参量振荡的信号光部分透过。本发明具有结构紧凑、激光产生效率高等优点。
【专利说明】中红外波段自级联光学参量振荡激光器
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子领域，具体是指一种可用于实现2.6微米中红外波段激光输出的激光装置，特别是指中红外波段自级联光学参量振荡激光器。
【背景技术】
[0002]中红外2.5-3微米激光在激光医疗、激光生物工程、气体遥感探测和工业污染源监测等方面有着重要的应用前景。该波段的强激光同时还可以用作中远红外波段光参量振荡器的抽运源，获得更长波段的激光输出，特别是光电对抗系统中所需的特殊波长中红外激光，对国防军工系统尤为重要。
[0003]近年来，国际上不同领域的专家竞相开展不同方法获得该波段内的激光光源研究，比如采用量子阱半导体激光器获得、铒离子掺杂的激光材料直接输出和采用1.5微米波段掺铒激光泵浦的光参量振荡等。目前采用上述方式获得的中红外波段激光功率普遍较低。由于中红外波段调Q器件的不成熟，实现高峰值的脉冲激光输出比较困难。
[0004]光参量振荡技术是利用二阶非线性光学混频实现光学频率变换的技术，是获得新波长激光的一种重要手段。对比其他二阶非线性光学变频(倍频，和频等)器件，光参量振荡器具有可调谐的优点，且其调谐范围可从紫外到远红外，弥补了普通激光器及其倍频只能输出某些特定波长激光的缺陷，是获得宽波段可调谐、高相干辐射光源和新波段激光系统的重要途径。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种结构紧凑、激光产生效率高的中红外波段自级联光学参量振荡激光器。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是光路中依次放置全反腔镜、半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体、声光Q开关、复合腔镜、非线性光学晶体和输出腔镜，其中全反腔镜和输出腔镜组成基频腔，由复合腔镜和输出腔镜组成光参量振荡腔，所述的复合腔镜上镀的介质膜对基频激光高透射且同时对初次和二次光参量振荡的信号光波长高反射，所述的输出腔镜上镀的介质膜对基频激光和初次信号光高反射且同时二次光参量振荡的信号光部分透过。
[0007]进一步设置是所述的非线性光学晶体为是按非临界相位匹配切割的砷酸钛氧钾。
[0008]进一步设置是所述的半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体为钕离子掺杂的激光晶体。
[0009]本发明的自级联光参量振荡过程如下:半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体产生的基频光通过初次光参量振荡产生信号光，该信号光封闭在光参量振荡腔内，用作二次光参量振荡的泵浦光，实现基于单块非线性光学晶体二次光参量振荡，获得中红外波段激光输出。
[0010]本发明的中红外波段自级联光学参量振荡激光器实现方式为:采用半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体，产生的基频光在全反腔镜和输出腔镜组成基频腔内谐振，并由声光Q开关进行调制来提高基频腔内基频光峰值功率。该基频光作为光参量振荡过程的泵浦光，泵浦非线性光学晶体产生信号光。信号光封闭在复合腔镜和输出腔镜组成光参量振荡腔内振荡加强，作为二次光参量振荡的泵浦光，泵浦同一块非线性光学晶体产生中红外波段的信号光，由输出腔镜输出。
[0011]本发明的自级联光参量振荡激光经历的两次光参量振荡过程公用同一块非临界相位匹配切割的砷酸钛氧钾，使得激光器结构紧凑，而且有效利用了非临界相位匹配的优势，对于采用非临界相位匹配切割的飞行性光学晶体的光参量振荡，具有没有走离角，有效非线性系数高的特点，所以变频转换效率高。通过我们对相位匹配参数的计算，提出了本发明的中红外波段自级联光参量振荡激光器的设想，并通过实验成功实现了高效的2.6微米波段中红外激光输出。该发明只要通过对基频光进行调Q，很容易实现高重频、高峰值的脉冲激光输出，在获得中红外脉冲激光方面具有独特的优势。
[0012]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做进一步介绍。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1中红外波段自级联光学参量振荡激光器；
图2本发明实施例中所用复合腔镜的镀膜透过率曲线；
图3本发明实施例中所用输出腔镜的镀膜透过率曲线；
图1中:1为全反腔镜，2为钕离子掺杂的激光晶体,3为声光Q开关,4为复合腔镜,5为非线性光学晶体，6为输出腔镜。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
[0015]实施例:按照图1的光路制作一台中红外波段自级联光学参量振荡激光器，用于输出中红外波段激光。
[0016]钕离子掺杂的激光晶体2采用Nd:YVO4 ;非线性光学晶体5采用按Θ 90°，Φ=0°的非临界相位匹配切割的砷酸钛氧钾晶体；复合腔镜4镀的介质膜对1.06微米基频激光高透射，同时对初次光参量振荡的信号光波长(1.5微米波段)和二次参量振荡的信号光波长(2.6微米波段)高反射，镀膜透过率曲线如图2。输出腔镜6镀的介质膜对(1.06微米波段)基频激光和初次光参量振荡的信号光波长(1.5微米波段)高反射，同时二次参量振荡的信号光波长(2.6微米波段)透过率为10%左右，镀膜透过率曲线如图3。
[0017]采用808nm波长的半导体激光端面泵浦激光晶体2，产生的1.06微米基频光在全反腔镜I和输出腔镜6组成基频腔内谐振，并由声光Q开关进行调制来提高基频腔内基频光峰值功率。该1.06微米基频光作为光参量振荡的泵浦光，泵浦非线性光学晶体5产生
1.5微米波段的信号光。信号光封闭在复合腔镜4和输出腔镜6组成光参量振荡腔内振荡加强，作为二次光参量振荡的泵浦光，泵浦同一块非线性光学晶体5产生2.6微米波段的中红外波段信号光，由输出腔镜6输出。在1W的泵浦功率下，实现了 IW以上的2.6微米波段的中红外激光，光光转化效率10%以上。
[0018]激光晶体2用Nd: YAG或Nd: YAP或Nd:GdVO4代替Nd: YVO4,同样获得了 2.6微米波段的中红外波段信号光。
【权利要求】
1.一种中红外波段自级联光学参量振荡激光器，其特征在于:光路中依次放置全反腔镜、半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体、声光Q开关、复合腔镜、非线性光学晶体和输出腔镜，其中全反腔镜和输出腔镜组成基频腔，由复合腔镜和输出腔镜组成光参量振荡腔，所述的复合腔镜上镀的介质膜对基频激光高透射且同时对初次和二次光参量振荡的信号光波长高反射，所述的输出腔镜上镀的介质膜对基频激光和初次信号光高反射且同时二次光参量振荡的信号光部分透过。
2.根据权利要求1所述的一种中红外波段自级联光学参量振荡激光器，其特征在于:所述的非线性光学晶体为是按非临界相位匹配切割的砷酸钛氧钾。
3.根据权利要求1所述的一种中红外波段自级联光学参量振荡激光器，其特征在于:所述的半导体激光端面/侧面泵浦的激光晶体为钕离子掺杂的激光晶体。
【文档编号】H01S3/0941GK104078832SQ201410312024
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】朱海永, 段延敏, 阮秀凯, 张耀举, 谈燕花 申请人:温州大学