[发明专利]宽调谐、窄线宽纳秒脉冲双共振中红外参量振荡器

说明书

一种双共振、宽调谐、窄线宽全固态纳秒脉冲中红外光学参量振荡器，器包含：单频泵浦光、双共振谐振腔、电学控制部分和种子光四部分，采用1.064μm单频脉冲激光器泵浦准相位匹配多周期极化晶体双共振参量振荡器，获得宽调谐范围近红外信号光、中红外空闲光的双波段激光输出；输出中心波长可在宽光谱范围内调谐，结合单频连续半导体激光器种子注入技术，通过电光晶体动态调节腔长，实现光学参量振荡器的窄线宽激光输出。本发明可广泛应用于高分辨率激光光谱学、激光雷达、激光遥感、环境探测、光电对抗、激光医疗等领域。

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及宽调谐、窄线宽的纳秒脉冲双共振中红外光学参量振荡器。通过温度、周期、角度调谐实现宽调谐范围激光输出，通过双谐振环形腔实现双波段振荡，结合种子注入技术实现窄线宽激光输出。适用于激光光谱学、激光雷达、激光遥感、环境污染探测、光电探测、激光医疗等领域。

背景技术

近红外和中红外是光学波段中的非常重要的大气窗口。近红外波段不仅是激光对人眼最安全的波段，且处于大气传输窗口，对烟雾的穿透能力强，由此可发展高精度的测风、雷达等，进行天气预报和全球气候探测；中红外波段对大气透过率高，受气体分子吸收和悬浮物散射的影响小，且许多污染气体(SO₂、CO₂、NO₂、NH₄、NH₃等)在中红外波段具有强烈的吸收峰，因此该波段在激光测距、激光雷达、激光遥感、高灵敏度气体探测等方面具有重要应用。

光学参量振荡器是目前产生中红外激光最普遍的方法，但是，考虑到晶体以及膜系的损伤阈值，传统的光学参量振荡器反射线宽通常为数纳米，连续工作模式，信噪比差，探测灵敏度差，难以满足对于线宽要求比较高的光谱学、激光遥感、环境探测等领域的需求。

双谐振振荡器同时满足信号光和空闲光振荡，可实现紫外到远红外12μm的宽调谐范围激光输出，且不受抽运波长的限制。

准相位匹配技术，可以最大限度的利用晶体的非线性系数，采用多种方式调谐、起振阈值低、无走离效应、结构紧凑、可实现室温运作，在选定方向的匹配可使能量持续地从基频光向参量光转换。

掺入氧化镁的周期性极化晶体(MgO:PPLN、MgO:PPLT)是一种高效率的波长转换非线性晶体，具有透光范围广(0.4～4.5μm)、使用寿命长，有效非线性系数高，低阈值、高效率的特点，是产生近红外-中红外激光波段的重要材料，与MgO:PPLN相比，MgO:PPLT具有更高的热传导系数。通过对多周期极化晶体进行温度、周期、角度调谐，可实现宽调谐的双波长输出。

常规的种子注入激光器系统采用压电陶瓷控制激光器的腔长，但由于压电陶瓷的非线性特性和振荡，往往导致激光器输出单频特性变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化、宽调谐、窄线宽全固态纳秒脉冲中红外光学参量振荡器，解决脉冲光学参量振荡器线宽压窄、频率调谐和光谱控制等关键技术难题，可以注入任一谐振单频种子光，实现近红外信号光、中红外空闲光双波段的光谱压窄，应用前景光明。

本发明的技术解决方案如下：

宽调谐、窄线宽纳秒脉冲双共振中红外参量振荡器，特征在于该振荡器包含：单频泵浦光、双共振谐振腔、电学控制部分和种子光四部分；

所述的泵浦光路包括1.064μm泵浦源、聚焦透镜、安装在可旋转的支架上的1.064μm半波片和偏振片；

所述的双共振谐振腔包括平凹第一腔镜、固定在晶体温控炉上的多周期极化晶体、平凹第二腔镜、平面第三腔镜、平面第四腔镜和分光镜，所述的多周期极化晶体与晶体温控炉一起固定在四维调整架上，用于调节多周期极化晶体的周期和角度；在平面第三腔镜和平面第四腔镜的中间插入电光晶体，二者的延长线上设有光电二极管；