[发明专利]一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器

说明书

本发明公开了一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器，目的是提供一种能够实现大范围波长可调谐红外激光输出的激光器。本发明由超连续谱泵浦源、透镜组、二色镜组、全反射镜组、微位移器、红外非线性晶体、温控系统和精密调节架组成；透镜组由第一透镜和第二透镜组成；二色镜组由第一二色镜和第二二色镜组成；全反射镜组由第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜和第四全反射镜组成；本发明将超连续谱泵浦激光分成波段不同的两束，分别作为泵浦光和信号光泵浦红外非线性晶体，差频效应实现红外激光输出，且通过微调微位移器位置，实现大范围波长可调谐红外激光输出。本发明工作稳定，结构简单，可实现小型化和集成化设计。

技术领域

本发明涉及超连续谱差频激光系统，尤其是一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器，该装置能够实现大范围波长可调谐红外激光输出。

背景技术

红外波段包含三个大气窗口，同时又覆盖多种重要的分子特征谱线，因此该波段激光在大气环境监测、生物医学诊断、精密光谱分析、自由空间光通信以及军事光电对抗等领域均具有重要的应用价值。目前红外波段常用的光源主要包括热辐射红外光源，同步辐射源以及光学参量振荡器等。热辐射红外光源是一种宽光谱体辐射光源，常见有红外白炽灯，碳化硅棒以及乳白石英加热管等。其中碳化硅棒在通电加热到1500K后在2-20μm波长范围内近似为黑体辐射。热辐射红外光源的优点是成本低廉，但是谱功率密度较低，光束质量差，难以满足成像和光谱探测等应用中高分辨率的要求。同步辐射源是高能电子在磁场中偏转所产生的光辐射，其谱功率密度通常比热辐射红外光源高。由于同步辐射是在电子同步加速器中产生的，系统体积较为庞大。基于晶体的二阶非线性效应的光参量振荡和差频效应可以将近红外激光变频至红外区域，是获取红外激光输出的有效途径。光参量振荡器是通过一束强泵浦光照射光学谐振腔中的非线性晶体，在腔内激发产生信号光和闲频光输出。通常光参量振荡器输出功率高，但由于采用了谐振腔结构，系统结构较为复杂。近年来，基于差频效应的红外光源，由于具有结构简单、调谐方便等优良特性，受到了广泛的关注。目前比较成熟的中红外非线性晶体有周期性极化的铌酸锂晶体(Periodically poledlithium niobate，PPLN)、周期性极化的磷酸钛氧钾晶体PPLNKTP(PeriodicallypoledPotassium Tianyl Phosphate，PPKTP)和周期性极化的钽酸锂晶体(Periodicallypoled Lithium Tantalate，PPLT)。具有更长透光范围的远红外非线性晶体主要包括：CSP、ZnGeP₂(ZGP)、AgGaS₂、AgGaSe₂、GaP、GaAs、GaSe等。其中，部分晶体也可以刻蚀为周期结构，如orientation-pattern GaP(O-GaP)和orientation-pattern GaAs(O-GaAs)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器。该光源能够实现大范围波长可调谐红外激光输出，且结构简单，调谐方便，无需搭建谐振腔。

本发明是通过将超连续谱泵浦激光分成波段不同的两束，这两束光分别作为泵浦光和信号光泵浦红外非线性晶体，通过差频效应实现红外激光输出。微调其中一路的光程，可调节红外非线性晶体中时域重叠的频谱成分，从而实现大范围波长可调谐红外激光输出。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器，它由超连续谱泵浦源、透镜组、二色镜组、全反射镜组、微位移器、红外非线性晶体、温控系统和精密调节架组成。其中透镜组由第一透镜和第二透镜组成。二色镜组由第一二色镜和第二二色镜组成。全反射镜组由第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜和第四全反射镜组成。