[发明专利]激光泵浦系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种激光泵浦系统。

背景技术

中红外波长(3～5μm)的激光在光电对抗、光学遥感等领域有重要的应用前景。目前产生中红外波长激光的多种技术中，光参量变换方法因为能够产生高功率大能量的中红外激光，而且具有结构简单、体积小、重量轻、波长可调谐的优点，是目前产生中红外激光比较理想的方法。

光参量变换方法是指利用晶体二阶非线性光学变换的性质，使注入的激光发生参量变换。当注入晶体的波长较短的激光称为泵浦光，参量转换后生成的两束波长较长的激光成为参量光(一般分别称为信号光和闲频光)。若在非线性晶体两端加入谐振腔，则成为光参量振荡器(OPO，Optical Parametric Oscillator)。根据谐振腔的类型，OPO可以分为只有信号光振荡的单谐振OPO和信号光和闲频光同时振荡的双谐振OPO；如果泵浦光被谐振腔镜反射，从而两次通过非线性晶体，可以称为双程泵浦OPO。在光参量转换过程中，小信号的参量光在增益介质中通过参量放大过程得到增益并被放大，能量通过光场耦合过程从泵浦光流向参量光，泵浦光的能量明显衰减。如果泵浦光的能量完全流入参量光后，三个光波继续在非线性晶体中耦合，参量光便不能得到增益，能量开始从参量光流向泵浦光，泵浦光被放大，这时逆转换发生。在影响逆转换的参数中，泵浦光功率越高，逆转换发生的越早，信号光与泵浦光功率比值越高，逆转换发生的也越早。在平面波耦合理论中，假设闲频光初始为零，泵浦光和信号光都是平面波，那么在耦合过程的某一位置，泵浦光可以完全转换为信号光和闲频光，这时逆转换刚好不发生。

现有的光参量振荡器中，泵浦光一般为高斯分布或者近平顶分布，而信号光在谐振腔内建立的时候可以看成一个光子经过多次光参量放大过程，这时候信号光将首先从谐振腔中心开始建立，然后逐渐向周围扩展，这时候谐振腔内的信号光应该接近谐振腔本征模式的分布，呈中间强四周弱的形式，称为类高斯分布。在谐振腔内泵浦光和信号光的谐振形式如上面所述的时候，光斑中心将首先发生逆转换，而光束边缘发生逆转换的位置滞后，这样在光斑不同位置，由于逆转换的存在，转换效率不同，所以泵浦光的转换效率较低。

综上，现有的光参量振荡器光束截面内不同位置的激光转换效率相差较大，使整个光束转换效率较低。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种激光泵浦系统，该系统结构简单，转换效率高。

为达到上述目的，本发明的实施例公开了一种激光泵浦系统，包括：泵浦光生成器，用于产生泵浦光；光转换器，用于将泵浦光生成器生成的泵浦光转换为环形分布的泵浦光，环形分布的泵浦光的边缘强度大于中心强度；以及光参量振荡器，用于对环形分布的泵浦光进行转换以生成参量光。

根据本发明的激光泵浦系统，采用了中间弱四周强的截面环形分布的泵浦光。由于泵浦光功率越高，逆转换发生的越早；信号光与泵浦光功率比值越高，逆转换发生的越早，所以环形分布的泵浦光的设计可以弥补光斑中心逆转换早而边缘逆转换晚的现象，中心和边缘发生逆转换的位置大致相同，就可以通过合理设计使泵浦光边缘和中心的转换效率同时达到最高，此时泵浦光转换效率也达到最高。

在本发明的一个实施例中，光转换器为变反射率反射镜VRM。

在本发明的一个实施例中，光转换器集成在泵浦光生成器中，即泵浦光生成器直接产生环形分布的泵浦光。

在本发明的一个实施例中，VRM的反射率分布曲线为抛物线型或高斯型。

在本发明的一个实施例中，环形分布的泵浦光为激光的若干个本征模式叠加而成。

在本发明的一个实施例中，激光泵浦系统还包括：放大器，该放大器连接在光转换器和光参量振荡器之间，用于对环形分布的泵浦光进行放大。

在本发明的一个实施例中，光参量振荡器包括：谐振腔，该谐振腔包括两个镀膜的反射镜组成的直线型谐振腔或者若干个镀膜反射镜组成的环形谐振腔；以及形成在谐振腔之中的非线性晶体。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的激光泵浦系统的结构示意图；

图2为根据本发明另一实施例的激光泵浦系统的结构示意图；

图3为不同类型分布的泵浦光示意图；和