[发明专利]基于偏振合束技术的高功率长波红外8μm～12μm的激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域。

背景技术

长波红外8μm～12μm波段的激光是HgCdTe或GaAs/AlGaAs量子阱等红外焦平面探测器的波长响应范围，多数有毒碳氢化合物气体比如乙烷、丁烷、二氯苯等在8μm-12μm波段均具有较强的吸收谱线。因此，这些特性使得8μm～12μm激光器在环境检测、激光红外定向干扰、差分吸收雷达等领域扮演着重要的角色。

获得8μm～12μm激光输出最常用、最有效的手段是以光学参量振荡(OPO)或者光参量放大(OPA)的方法，但是其输出功率受限于晶体膜层损伤阈值的限制，单个谐振腔很难获得较高的输出功率。

发明内容

本发明为了解决现有的以光学参量振荡(OPO)或者光参量放大(OPA)的方式获得的8μm～12μm激光的输出功率受限于晶体膜层损伤阈值的限制，使得单个谐振腔很难获得较高的输出功率，且单个光参量振荡器的转换效率较低的问题。提出了基于偏振合束技术的高功率长波红外8μm～12μm的激光器。

基于偏振合束技术的高功率长波红外8μm～12μm的激光器，它包括一号耦合系统5-1、二号耦合系统5-2、三号耦合系统1、分光片2、一号反光镜3、1/2波片4、一号ZnGeP₂光学参量振荡器5、二号ZnGeP₂光学参量振荡器6、一号平面镜9-1、二号平面镜9-2、三号平面镜10-1、ZnGeP2光参量放大器7、一号反射镜14和偏振片15；

一束2.1μm脉冲激光垂直入射至三号耦合系统1，经三号耦合系统1进行光束变换后以45°入射角入射至分光片2，经分光片2分为两束光，两束光均为水平偏振2.1μm激光；

一束水平偏振2.1μm激光经分光片2反射后垂直入射至1/2波片4，经1/2波片4旋转为垂直偏振的偏振光，该垂直偏振的偏振光入射至一号耦合系统5-1，经一号耦合系统5-1进行光束变换后入射至一号ZnGeP₂光学参量振荡器5，经一号ZnGeP₂光学参量振荡器5进行非线性转换后获得一号输出激光，该一号输出激光由一束8μm～12μm水平偏振长波红外激光、一束2.8μm的中红外激光和一束2.1μm激光构成，一号ZnGeP₂光学参量振荡器5的一号输出激光以45°入射角入射至一号平面镜9-1，经一号平面镜9-1将所述的一束2.1μm激光反射出去，同时一号平面镜9-1对所述的一束8μm～12μm水平偏振长波红外激光和一束2.8μm的中红外激光透射后以45°入射角入射至三号平面镜10-1，经三号平面镜10-1将所述的一束2.8μm的中红外激光反射出去，同时三号平面镜10-1对所述的一束8μm～12μm水平偏振长波红外激光透射后获得透射的8μm～12μm水平偏振的长波红外激光以45°入射角入射至偏振片15；

另一束水平偏振2.1μm激光经分光片2透射后偏振态保持不变，并以45°入射角入射至一号反光镜3，经一号反光镜3反射后垂直入射至二号耦合系统5-2，经二号耦合系统5-2进行光束变换后入射至二号ZnGeP₂光学参量振荡器6，经二号ZnGeP₂光学参量振荡器6进行非线性转换后获得二号输出激光，该二号输出激光由一束8μm～12μm长波红外激光、一束2.8μm的中波红外激光和一束2.1μm激光构成；二号ZnGeP₂光学参量振荡器6的二号输出激光以45°入射角入射至二号平面镜9-2，经二号平面镜9-2将所述的一束2.1μm激光反射出去，同时二号平面镜9-2对所述的一束8μm～12μm长波红外激光和一束2.8μm的中波红外激光透射后以45°入射角入射至ZnGeP2光参量放大器7，经ZnGeP2光参量放大器7放大后获得一束由8μm～12μm长波红外激光和4.3μm中波红外激光构成的合成光，该合成光以45°入射角入射至一号反射镜14，经一号反射镜14将4.3μm中波红外激光反射出去，所述的一束8μm～12μm长波红外激光经一号反射镜14反射后获得反射的8μm～12μm垂直偏振的长波红外激光，且该反射的8μm～12μm垂直偏振的长波红外激光以45°入射角入射至偏振片15；

经过偏振片15将透射的8μm～12μm水平偏振的长波红外激光和反射的8μm～12μm垂直偏振的长波红外激光合成一束激光并输出。

一号ZnGeP₂光学参量振荡器5包括四号平面镜6-1、五号平面镜7-1、二号反射镜6-2、三号反射镜6-3和一号ZnGeP2晶体8-1；