[实用新型]基于光学参量振荡器的中红外高反射光学元件测试装置

说明书

基于光学参量振荡器的中红外高反射光学元件测试装置，包括近红外光纤激光器、泵浦耦合光学系统、高反射腔镜、非线性变频晶体、分色镜、待测的中红外高反射光学元件、耦合输出镜、中红外分光镜、功率计、中红外相机和监测系统；高反射腔镜、分色镜、待测的中红外高反射光学元件和耦合输出镜构成闭腔式光学参量振荡器的谐振腔。基于闭腔式结构的光学参量振荡器可以在谐振腔内实现高功率密度、长时间、中红外连续激光的辐照条件，能够测试中红外高反射光学元件的抗激光损伤能力。本实用新型具有全固态结构、全电运行、体积小巧、操作方便、高可靠性、使用成本低的特点，可长时间低成本的稳定运行。

技术领域

本实用新型涉及光学元件测试领域，更具体地讲，涉及一种利用闭腔式光学参量振荡器技术在中红外波段实现光学元件高功率密度、长时间激光辐照测试与考核的装置，该装置可广泛应用于中红外波段高反射光学元件的测试与考核。

背景技术

光学元件的抗损伤性能直接关系到激光系统的可靠性和使用寿命。科学准确的测试、考核、评判光学元件的抗损伤能力和使用寿命是保证激光系统稳定可靠运行的基础。随着连续波高能激光系统输出功率的不断提升，对光学元件的抗激光损伤能力提出了越来越高的要求。目前，可见光、近红外波段的光学元件制备工艺已经比较成熟，针对其激光损伤特性及工作寿命的测试方法、测试设备已经比较完善。近年来，随着中红外连续波激光系统的发展，对于中红外光学元件在连续激光辐照下的抗损伤能力、工作寿命的测试、考核需求日益强烈。但是，目前还缺少简便、有效、成本低廉的测试中红外光学元件抗激光损伤能力和使用寿命的装置。

目前，中红外连续波激光系统的输出功率已经达到了兆瓦量级。测试中红外光学元件的抗激光损伤能力和使用寿命需要将光学元件置于高功率密度(10³～10⁴W/cm²)、长时间(10⁴～10⁵s)的中红外连续激光辐照下。目前对于中红外光学元件的测试主要是基于闭腔式氟化氘化学激光器实现的。尽管氟化氘化学激光器能够实现中红外连续激光高功率输出，但是其运行成本很高，仅能对光学元件进行数十秒的测试，无法进行长时间(10⁴s量级)的测试；此外，氟化氘化学激光器结构复杂、体积巨大，用于光学元件的测试存在诸多不便。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了基于光学参量振荡器的中红外高反射光学元件测试装置。本实用新型旨在利用光学参量振荡器的中红外连续激光输出能力、长时间稳定输出以及运行成本低的特点，结合谐振腔内激光功率密度大的特点，将待测试的中红外高反射光学元件置于谐振腔内进行测试，通过恰当的腔体结构设计，将待测光学元件置于高功率密度、长时间的中红外连续激光辐照环境下，实现对中红外光学元件抗损伤能力和使用寿命的测试。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：

基于光学参量振荡器的中红外高反射光学元件测试装置，包括近红外光纤激光器、泵浦耦合光学系统、高反射腔镜、非线性变频晶体、分色镜、待测的中红外高反射光学元件、耦合输出镜、中红外分光镜、功率计、中红外相机和监测系统；其中高反射腔镜、分色镜、待测的中红外高反射光学元件和耦合输出镜构成闭腔式光学参量振荡器的谐振腔；

所述的近红外光纤激光器作为闭腔式光学参量振荡器的泵浦源，近红外光纤激光器输出的近红外泵浦激光入射到泵浦耦合光学系统，经泵浦耦合光学系统准直和整形后，穿过高反射腔镜正入射到非线性变频晶体上，在非线性变频晶体内发生光学参量过程，产生一束近红外的信号光和一束中红外的闲频光，谐振腔内的信号光和残余泵浦光沿着光路透过分色镜输出；谐振腔内的闲频光经分色镜反射后，以入射角θ照射到待测的中红外高反射光学元件上，经过待测的中红外高反射光学元件反射后，正入射到耦合输出镜上；在耦合输出镜上，一部分的闲频光被耦合输出镜反射，沿原光路返回，在谐振腔中振荡；另一部分的闲频光透过耦合输出镜后，入射到中红外分光镜上被中红外分光镜分为两束闲频光，其中一束闲频光被反射进功率计，进行功率测量；另一束闲频光透过中红外分光镜正入射进中红外相机，进行光束截面积的测量。