[发明专利]一种产生高效率窄线宽中红外激光的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体激光技术领域，尤其涉及一种产生高效率窄线宽中红外激光的装置及方法。

背景技术

光学参量振荡(OPO)及光学参量振荡放大技术(OPA)是目前产生高功率中红外激光的常用方法，通常称OPO中输出波长较短的光为信号光，波长较长的光为闲频光。

准相位匹配技术(QPM)相比于双折射相位匹配技术没有波矢方向和偏振方向的限制可以通过适当的选择偏振光束，利用晶体最大非线性系数，采用非临界相位匹配方式，消除光束之间的走离效应，而PPMg:OLN晶体具有较高的有效非线性系数，较高的抗损伤阈值和可调谐范围广等特点被广泛应用于中红外激光的产生。但是其输出光线宽较宽，并且随输入光波长的变化而变化,输出的高功率参量光线宽一般为几纳米到几十纳米。

当前的研究热点是在OPO腔中加入光谱压缩器件如体布拉格光栅，F-P标准具等来控制参量光的线宽，然后通入一级OPA中进行放大，但这些器件的加入增加了光路装调的难度，提高了参量振荡阈值，减小了参量转换效率，并且造价昂贵。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种产生高效率窄线宽中红外激光的装置及方法，不需要在OPO腔中加入光谱压缩器件，通过选择泵浦光在晶体中的发散角大小和合理分配两级OPA中泵浦功率来控制线宽，包括OPO中的泵浦光发散角大小和两级OPA中的泵浦光和闲频光发散角大小。发明所采用的具体技术方案如下：

一种产生高效率窄线宽中红外激光的装置，包括：泵浦源、第一半波片、第二半波片、第三半波片、镜面法线与光路呈布儒斯特角放置的第一偏振片、镜面法线与光路呈布儒斯特角放置的第二偏振片、镜面法线与光路呈布儒斯特角放置的第三偏振片、镜面法线与光路呈27°角放置的第一反射镜、镜面法线与光路呈27°角放置的第二反射角镜、镜面法线与光路呈27°角放置的第三反射角镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第九反射镜、第十反射镜、第十一反射镜、第一双色镜、第二双色镜、第三双色镜、第四双色镜、第五双色镜、第六双色镜、第七双色镜、第一耦合透镜、第二耦合透镜、第三耦合透镜、第四耦合透镜、第五耦合透镜、第一非线性晶体、第二非线性晶体、第三非线性晶体、光隔离器；

泵浦源发出的光经过第一半波片后由第一偏振片分光，第一偏振片分光形成的反射光依次经第一反射镜、第四反射镜、第一耦合透镜、第五反射镜、光隔离器、第六反射镜、第六双色镜、第一非线性晶体、第七双色镜后由第一双色镜分光，第一双色镜分光后的透射光经第九反射镜、第四耦合透镜后由第二双色镜反射；

第一偏振片分光形成的透射光经过第二半波片后由第二偏振片分光，第二偏振片分光后形成的反射光依次通过第二反射角镜、第二耦合透镜、第七反射镜后由第二双色镜透射；

第二双色镜反射或透射形成的光经过第二非线性晶体后由第三双色镜分光，第三双色镜分光形成的反射光依次通过第十反射镜、第十一反射镜、第五耦合透镜后由第四双色镜反射；

第二偏振片分光后形成的透射光依次通过第三半波片、第三偏振片、第三反射角镜、第三耦合透镜、第八反射镜后由第四双色镜透射；

第四双色镜反射或透射形成的光通过第三非线性晶体后由第五双色镜进行分光。

作为优选，所述的泵浦源输出的光为线偏光，中心波长为1064nm，线宽为0.05nm，光束质量小于1.5；

作为优选，所述的第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜与光路呈45°放置，均镀有1064nm高反膜；

作为优选，所述的第九反射镜、第十反射镜与光路呈45°放置，均镀有2.9μm高反膜；

作为优选，所述的第一双色镜与光路呈45°放置，对1.67μm的信号光高反，对2.9μm的光高透；所述的第二双色镜、第三双色镜、第四双色镜、第五双色镜与光路呈45°放置，对1064nm高透，对2.9μm高反；

作为优选，所述的第六双色镜与光路垂直放置，其对信号光1.67μm和闲频光2.9μm的光高反，且镀有1064nm的减反膜；

作为优选，所述的第七双色镜与光路垂直放置，其对1064nm的光高反，对1.67μm的光部分反射，对2.9μm的光高透；

作为优选，所述的第一耦合透镜、第二耦合透镜、第三耦合透镜为单透镜或透镜组，材料为K9玻璃，镀有1064nm光的高透膜；所述的第四耦合透镜、第五耦合透镜为单透镜或透镜组，材料为CaF₂，镀有2.9μm光的高透膜；