[发明专利]一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器

权利要求书

1.一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：包括2μm光纤激光器激光器泵浦源、环形腔振荡器、种子自注入系统以及FP标准具温度控制单元，其中：

2μm光纤激光器激光器泵浦源单元为脉冲2μm光纤激光器；

环形腔振荡器单元包括依次设置在脉冲2μm光纤激光器出射光路上的环形振荡器输入镜、ZGP光学非线性晶体、环形振荡器输出镜，以及位于脉冲2μm光纤激光器出射光路外的环形振荡器腔镜，其中环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜的中心位于脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴上，且环形振荡器输入镜、环形振荡器的光轴分别与脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴呈60°夹角，

ZGP光学非线性晶体中心轴线与脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴重合，且ZGP光学非线性晶体放置于可实现±30°旋转的夹具中，环形振荡器腔镜的光轴垂直于脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴，且环形振荡器腔镜与环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜呈正三角形分布，环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜各自一面分别朝向环形振荡器腔镜一面；

种子自注入系统单元包括第一光纤耦合镜，光纤窄带滤波器，延时光纤、光纤标准具和第二光纤耦合镜，第一光纤耦合镜、第二光纤耦合镜各自一端分别朝向环形振荡器腔镜另一面，第一光纤耦合镜另一端通过光纤窄带滤波器与延时光纤一端耦合连接，延时光纤另一端与光纤标准具一端耦合连接，光纤标准具另一端与第二光纤耦合镜另一端耦合连接；

FP标准具温度控制单元包括温度传感器、热沉及保温层、陶瓷加热片、智能温控器及恒压电源，种子自注入系统单元中光纤标准具置于热沉及保温层中，陶瓷加热片紧贴热沉及保温层一侧，温度传感器紧贴热沉及保温层另一侧，陶瓷加热片和温度传感器分别与智能温控器连接，恒压电源分别供电至陶瓷加热片和智能温控器。

2.根据权利要求1所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：脉冲2μm光纤激光器为掺Tm离子和Ho离子的脉冲光纤激光器，输出波长为1.94～2 μm波段，输出激光为线偏振光，其脉冲重复频率为100 kHz，脉冲宽度为50 ns，输出功率为50W。

3.根据权利要求1所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：环形腔振荡器单元中，环形振荡器输入镜的基底材料为硅、或硒化锌、或硫化锌，环形振荡器输入镜一面镀有60°对1.9～2 μm高透膜、另一面镀有单面对2.5～3.5μm高反膜，高透膜的透过率高达98%以上，高反膜的反射率高达99%以上；

ZGP光学非线性晶体尺寸大小为6 mm*6 mm*20 mm，最大非线性系数74pm/V，激光损伤阈值高于100M/cm²，ZGP光学非线性晶体两个端面分别镀有对1.9～2 μm波段高透膜、对5～8 μm波段高透膜，其透过率均高达99%以上；

环形振荡器输出镜的基底材料为硅、或硒化锌、或硫化锌，环形振荡器输出镜一面镀有60°单面对1.9～2 μm和波段5～8 μm波段高透膜、另一面镀有对2.5～3.5μm高反膜，高透膜的透过率高达98%以上，高反膜的反射率高达99%以上；

环形振荡器腔镜单面对2.5～3.5μm波段部分反射，其透过率为10～15%。

4.根据权利要求1所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：种子自注入系统单元中，第一光纤耦合镜、第二光纤耦合镜分别为高耦合效率的中红外波段光纤耦合器，其对2.5～3.5μm红外激光的耦合效率高达95%。

5.根据权利要求1所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：种子自注入系统单元中，光纤窄带滤波器为高透过率、窄带、宽调谐的中红外波段光纤滤波器，其对2.5～3.5μm红外激光的透过率高达95%，透过带宽为1nm，中心波长调谐范围为2.4～3.6 μm；

光纤标准具的基底材料为白宝石、或蓝宝石、或熔石英，其精细度高达200，自由光谱范围为1nm；

延时光纤为中红外波段线偏振光纤，其材料为硫化物或者氟化物玻璃光纤或者为光子晶体光纤，其插入损耗小于0.005 dB/m，使用波段为2.4～3.6 μm，光纤芯径为100～600 μm，长度为特定长度以实现精确的延时。

6.根据权利要求1所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：还包括设置在脉冲2μm光纤激光器和环形振荡器输入镜之间的半波片和光隔离器，脉冲2μm光纤激光器的出射光依次经过半波片、光隔离器到达环形振荡器输入镜，由光隔离器和半波片组成光开关，控制输入到光参量振荡器中的泵浦功率，其中：

半波片的使用波段1.9～2 μm，半波片双面分别镀有对1.9～2 μm波段高透膜，其透过率高于99%；

光隔离器的使用波段为1.9～2 μm，其光隔离去高达50dB，透过率高达95%。