[发明专利]一种2μm光纤激光泵浦的单频中红外光源系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域中的激光器，特别涉及一种采用2μm光纤激光泵浦的高效率单频中红外光学参量振荡器。

背景技术

波长位于3-5μm中红外波段的相干光源在光谱、遥感等领域具有重要的应用需求。由于缺少能够直接发射此波段激光的增益介质，3-5μm波段的中红外相干光源一直依赖于非线性光学频率手段，特别是是光学参量振荡（OPO）的方式获得。

传统上这个波段的OPO多采用容易获得的1μm（1064nm）激光作为泵浦源，然而，1μm泵浦光子与输出的3-5μm中红外光子之间的能量差很大，导致总体光光效率较低。在部分采用磷锗锌（ZGP）为非线性晶体的中红外OPO中，为满足相位匹配条件，需要先通过1μm激光泵浦兼并OPO获得2μm光源，再用2μm光源泵浦中红外OPO，一方面兼并OPO的稳定性难以保证，增加了一个非线性频率变换过程也降低了总的转换效率，另一方面为提高非线性转换效率往往采用脉冲工作方式和线型短腔（ChineseOpticsLetters，9(6)，061403，2011），致使其输出的光谱线宽较宽，难以满足高精度应用的需要。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明提出了一种2μm光纤激光泵浦的单频中红外光源系统，利用2μm光纤激光器作为泵浦源，减小泵浦光子和所需中红外输出光子间的能量差，以提高OPO的光光转换效率；同时结合环型行波腔设计，保证OPO的单频运转，起到改善光谱线宽的作用，以满足高精度应用的需求。

本发明通过如下技术方案予以实现。

本发明提出了一种2μm光纤激光泵浦的单频中红外光源系统系统，该光源系统包括：2μm光纤激光器1、聚焦透镜2、入射腔镜3、非线性晶体4、输出腔镜5、全反镜6、全反镜7、滤光片8，其中，聚焦透镜2镀2μm泵浦光增透膜系；入射腔镜3为凹镜，镀泵浦光增透、信号光高反膜系；非线性晶体4两端镀泵浦光、信号光和闲频光增透膜系；输出腔镜5为凹镜，镀泵浦光和闲频光增透、信号光部分反射膜系；全反镜6和全反镜7镀信号光高反膜系；滤光片8镀泵浦光和闲频光高反、信号光增透膜系；

所述2μm光纤激光器1发射2μm激光，作为OPO的泵浦光，经所述聚焦透镜2聚焦于所述非线性晶体4内部；所述入射腔镜3、输出腔镜5和全反镜6、全反镜7构成OPO的信号光谐振腔，为OPO信号光提供正反馈，保证信号光单频运转；所述2μm泵浦光强度超过OPO阈值后，所述OPO信号光谐振腔内建立有稳定的单频中红外信号光振荡；所述单频中红外信号光经过所述输出腔镜5输出；经所述滤光片8滤去剩余的泵浦光和闲频光后，得到纯净的单频中红外信号光输出；通过改变非线性晶体4的相位匹配条件，实现输出波长的调谐。

所述全反镜6和所述全反镜7镀信号光高反膜系之间还设置了标准具9，采用CaF₂基片，厚度0.5mm。2μm泵浦光以e光入射PPLT晶体，通过调节标准具9的角度实现输出波长的细调。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明提供了一种2μm光纤激光泵浦的可调谐单频中红外光源，通过采用波长2μm的光纤激光作为泵浦源，与传统的1μm泵浦方式相比，大幅减小了泵浦光子和所需的中红外光子之间的能量差，从而能够有效地提高OPO光源的光光转换效率。通过环形行波腔结合光纤激光泵浦源，能够以相对简单的结构实现OPO的单频运转，获得单频中红外光源，满足高精度应用的需要。

附图说明

图1为本发明提供的2μm光纤激光泵浦的可调谐单频中红外光源的结构示意图。

附图标号说明如下：

1：2μm光纤激光器；  2：聚焦透镜；

3：入射腔镜；        4：非线性晶体；

5：输出腔镜；        6：全反镜；

7：全反镜；          8：滤光片；

9：标准具          

具体实施方式

为能更好的理解本发明的发明内容、特点及功效，下面结合附图和实施例对本发明的技术作进一步的说明。

为解决目前3-5μm中红外光学参量振荡器光光转换效率较低、输出光谱线宽不够精细的问题，本发明实施例提供了一种2μm光纤激光泵浦的单频中红外光源系统设计方案，参见图1。

2μm光纤激光器可以为掺铥（Tm）光纤激光器，也可以为掺钬（Ho）光纤激光器等其他发射波长在2μm附近的光纤激光器，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。