[发明专利]一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置及实现方法

权利要求书

1.一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：泵浦源采用Nd:YAG调Q激光器；泵浦光倍频晶体采用KTP晶体，倍频晶体切角满足Ⅱ类相位匹配条件，外腔差频晶体为BaGa₄Se₇晶体，晶体切角为θ＝55.8°，晶体尺寸8×8×6mm³，对侧面进行光学抛光，晶体置于可旋转振镜平台之上，与计算机相连，采用计算机控制改变BaGa₄Se₇晶体以及KTP-OPO中KTP晶体的外加电压，从而实现KTP-OPO波长以及差频输出中红外辐射的波长快速调谐。

2.根据权利要求1所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：所述的激光器为掺钕钇铝石榴石Nd:YAG调Q激光器，输出波长为1064nm，脉宽为ns量级，偏振态为沿竖直方向偏振的线偏振光。

3.根据权利要求2所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：还包括接收所述激光器出射光的聚焦透镜组，第一1064nm半波片，设置在聚焦透镜组之后，用于调整1064nm激光的偏振态以满足倍频KTP晶体中的Ⅱ类相位匹配条件。

4.根据权利要求3所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：所述的倍频KTP晶体，切角为θ＝90°，尺寸15×15×10mm³用于对1064nm激光倍频产生高能量532nm激光，产生的532nm激光为沿竖直方向偏振的线偏振光，产生的绿光经过第一45°高反镜反射进入KTP-OPO系统，泵浦OPO系统。

5.根据权利要求4所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：所述第一45°高反镜进行特殊镀膜满足532nm与1300～1500nm高反，400～500nm与1064nm高透剩余的1064nm基频光经第二45°高反镜反射，并经第二1064nm半波片调整偏振态至水平偏振，再经第三45°高反镜反射。

6.根据权利要求5所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：所述KTP-OPO采用单通结构，包括第一腔镜、KTP晶体、以及第二腔镜，可产生竖直偏振态可调谐闲频光，其中第一腔镜镀膜满足532nm高透800-900nm高反，第二腔镜镀膜满足532nm&800-900nm高反1300-1550nm高透，KTP晶体，晶体切角为θ＝62°，尺寸10×10×15mm³，对侧面进行光学抛光并进行特殊镀膜满足532nm、700～900nm以及1300～1550nm波段高透。

7.根据权利要求6所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：由KTP-OPO系统产生的竖直偏振可调谐闲频光与经第三45°高反镜反射后的水平偏振的1064nm激光经耦合镜和束共线进入BaGa₄Se₇晶体中进行差频产生中红外辐射，差频产生的中红外辐射经特殊镀膜满足1064nm&1300-1550nm高反3-5μm高透的谐波镜滤波以排除剩余泵浦干扰。

8.根据权利要求7所述的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置，其特征在于：所述计算机通过数据采集卡连接KTP-OPO中的KTP晶体以及BaGa₄Se₇晶体的振镜旋转平台，同时控制振镜旋转平台旋转两个晶体角度可以改变KTP-OPO的输出波长以及BaGa₄Se₇晶体的差频相位匹配条件，进而实现差频产生的中红外辐射波长调。

9.利用上述权利要求的一种基于外腔差频的快速可调谐中红外辐射源装置的实现方法，其特征在于：包括以下过程：采用Nd:YAG调Q激光器产生偏振方向沿竖直方向的1064nm线偏振光，经第一1064nm半波片条调整激光偏振态并入射到满足Ⅱ类相位匹配条件的倍频KTP晶体当中，经倍频产生偏振态沿竖直方向的532nm激光，532nm激光经第一45°高反镜反射进入OPO系统，泵浦腔内放置在电动振镜旋转平台上面的KTP晶体上，晶体产生一束波长为1.3-15.55μm的偏振态沿竖直方向的可调谐闲频光，晶体由振镜控制其旋转角度以实现波长快速调谐，倍频后的剩余1064nm泵浦光经半波片调整偏振后与KTP-OPO产生的正交偏振的可调谐闲频光和束入射至新型中红外晶体BaGa4Se7晶体中进行差频，晶体由振镜控制旋转角度以满足差频相位匹配条件，通过计算机同时控制振镜旋转系统上的电压，从而实现中红外辐射波长的快速调谐。