[发明专利]一种高转换效率的中红外光参量振荡器

说明书

一种高转换效率的中红外光参量振荡器，包括第一子系统、分光镜M3、第二子系统，第三子系统、反射镜组、耦合镜M8，第一子系统工作在离简并点较远波长用于减小输出带宽，将获得的信号光S1和闲频光S1经过分光镜M3分别对应泵浦到第二子系统和第三子系统，第二子系统和第三子系统通过反射镜组内向互耦合，输出的光束依次经过分光镜M3、耦合镜M8作为振荡器输出；第一子系统、第二子系统和第三子系统均包括非线性晶体。本发明利用第一子系统产生近红外激光，工作在离简并点较远波长用于减小输出带宽，将获得的信号光S1和闲频光I1分别对应泵浦到第二子系统和第三子系统的非线性晶体中，通过波长匹配使其振荡相互耦合增强放大。

技术领域

本发明涉及参量振荡器的技术领域，尤其涉及一种高转换效率的中红外光参量振荡器。

背景技术

中红外波段激光在生物医疗、光谱学、大气探测、光电对抗等领域有着重要的应用，光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator，OPO)是产生中远红外激光输出的重要手段。光参量振荡器可以将泵浦光转换成两束波长不同的光，通常将其中波长较短的称为信号光，波长较长的称为闲频光。

光参量转换中的闲频光是OPO获得中长波红外输出的主要方式，但长波闲频光输出存在大的量子亏损，且闲频光I波长越长，量子亏损越大，导致泵浦光到长波输出的转换效率越低。而实际中红外激光的应用中，长波的闲频光往往是人们感兴趣的波段。

为了获得高效的长波输出，通常有两种方法：一是采用2-3μm波段固体激光器作为泵浦源，二是采用成熟1μm波段激光器泵浦第一级OPO，利用其参量转换获得2-3μm波段的近红外激光输出，再泵浦第二级OPO实现长波激光调谐输出。但是，第一种方法中高能量/功率的2-3μm波段固体激光的阈值高、热效应严重、激光的重复频率较低且技术尚不够成熟；第二种方法中的商用1μm波段激光器因双光子吸收或相位匹配条件等限制无法直接泵浦如磷锗锌(ZGP)、硒镓银(AGSe)、硒化镉(CdSe)等成熟的中红外晶体，且通常采用两级外腔式OPO级联，利用第一级的信号光泵浦上述晶体，利用其闲频光获得中长波红外输出。但这种传统的级联泵浦转换效率低，而且分离的两级OPO还会降低系统的稳定性和可靠性。因此，发展高效、高光束质量的中长波红外OPO腔结构设计具有重要的意义。

发明内容

为了提高参量光的光束质量和系统转换效率，为此，本发明提供一种高转换效率的中红外光参量振荡器。本发明采用以下技术方案：

一种高转换效率的中红外光参量振荡器，包括第一子系统、分光镜M3、第二子系统，第三子系统、反射镜组、耦合镜M8，所述第一子系统工作在离简并点较远波长用于减小的输出带宽，将获得的信号光S1和闲频光I1经过分光镜M3分别对应泵浦到第二子系统和第三子系统，所述第二子系统和第三子系统通过反射镜组内向互耦合，输出的光束依次经过分光镜M3、耦合镜M8作为振荡器输出；所述第一子系统、第二子系统和第三子系统均包括非线性晶体。

对第一子系统的限定，所述第一子系统包括依次设置的输入镜M1、非线性晶体NLC-1、分光镜M2；所述输入镜M1对输入的泵浦光高透射且对通过非线性晶体NLC-1反射到输入镜M1的光反射；非线性晶体NLC-1将泵浦光转换成信号光S1和闲频光I1，所述分光镜M2对泵浦光高反射，对非线性晶体NLC-1产生的信号光S1和闲频光I1高透。

对第二子系统的限定，所述第二子系统包括依次设置的非线性晶体NLC-2、分光镜M4，信号光S1经过非线性晶体NLC-2后产生信号光S2和闲频光I2，分光镜M4用于对泵浦非线性晶体NLC-2的信号光S1高反射以形成双程泵浦，且对非线性晶体NLC-2产生的信号光S2和闲频光I2高透射。

对第二子系统的进一步限定，所述非线性晶体NLC-2为I型相位匹配。