[实用新型]一种小型化连续波中红外光学参量振荡器

说明书

技术领域

本实用新型属于参量振荡器领域，涉及一种基于MgO:PPLN晶体的小型化连续波中红外光学参量振荡器。 

背景技术

3-5μm中红外激光是大气的窗口波段，且覆盖了大量气体分子的振转谱线，因此，这一波段的中红外激光在空间探测、激光光谱、气体探测以及国防军工等诸多领域具有重要的应用价值和前景。光学参量振荡器(OPO)作为一种可调谐、高相干光源，是获取中红外激光输出的一种重要手段。 

对基于准相位匹配(QPM)技术的中红外OPO激光器而言，目前常用的非线性晶体主要包括：ZnGeP₂(ZGP)、MgO:PPLN、AgGaSe₂、CdGeAs₂、OP-GaAs等，其中MgO:PPLN晶体因一方面可利用LiNbO₃晶体的最大二阶非线性系数d₃₃，可极大地提高光参量振荡的增益并降低其激光泵浦阈值；另一方面通过在LiNbO₃晶体中掺入一定浓度的MgO，可显著提高晶体抗激光损伤的阈值，使该晶体可应用于高功率运转的中红外激光变频领域。 

中红外OPO激光器从激光腔的组成结构角度可分为外腔式和内腔式两种。相比于外腔式结构，内腔式OPO的特点是将OPO谐振腔置于激光谐振腔内，其突出的优点在于可利用基频光(又称光参量振荡器的泵浦光)腔内的高功率密度来提高光参量振荡的转换效率，且该结构对OPO腔的稳定性和泵浦光的功率要求较低。近年来，国内外多个课题组基于不同泵浦源或结构方案构建了多个内腔式中红外OPO，获得中红外激光器的宽带调谐输出。如，2013年，林洪沂等人采用连续Nd:YVO₄激光器作为泵浦源，在室温下实现了MgO:PPLN晶体准相位匹配，获得了连续内腔光学参量振荡。通过改变晶体周期，实现了2.95～4.16μm闲频光和1.43～1.66μm信号光的宽带可调谐输出；同年，苏辉等人报道了采用808nm半导体激光器泵浦Nd:YVO₄晶体，内腔式抽运周期极化MgO:PPLN晶体实现光学参量振荡，通过改变MgO:PPLN晶体的温度获得了2.249～3.706μm中红外的连续宽波段调谐激光输出。尽管上述中红外OPO激光器都采用了内腔式结构，但整个参量振荡系统的构建需要多个透镜和反射镜，中红外参量振荡系统结构复杂，成本高。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种小型化连续波中红外光学参量振荡器，该光学参量振荡器结构简单紧凑，无需采用透镜和反射镜，成本低。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种小型化连续波中红外光学参量振荡器，包括：激光二极管、Nd:YVO₄晶体、MgO:PPLN晶体、第一TEC制冷平台和第二TEC制冷平台，激光二极管、Nd:YVO₄晶体、MgO:PPLN晶体从左到右依次排列，Nd:YVO₄晶体、MgO:PPLN晶体在同一水平面且不相邻，所述的第一TEC制冷平台置于Nd:YVO₄晶体下方并控制其温度，所述的第二TEC制冷平台置于MgO:PPLN晶体下方并控制其温度； 

所述的激光二极管最大输出功率为3W，中心波长为808nm； 

所述的Nd:YVO₄晶体的左端面镀有808nm的增透膜且对1064nm激光高反，Nd:YVO₄晶体的右端面镀有1064nm的增透膜； 

所述的MgO:PPLN晶体的左端面镀有1064nm的增透膜、且对1450nm-1650nm和3000nm-4000nm的激光高反，MgO:PPLN晶体的右端面镀有对1064nm、1450nm-1650nm的激光高反膜和3000nm-4000nm的增透膜。 

本实用新型属于内腔式单谐振光参量振荡器，通过在晶体Nd:YVO₄和MgO:PPLN晶体端面镀增透或反射膜，置于1064nm激光谐振腔内，利用腔内高激光功率密度降低OPO的阈值，选择合适的增透或反射膜，从而提高中红外激光的转换效率，而且减少激光器的所需元器件数量，大大降低了OPO激光系统的尺寸和成本，提高OPO激光系统的集成度。 

为了让LD位于晶体的中线，激光二极管和Nd:YVO₄晶体之间最好设置紫铜块，以调节高度。