[发明专利]一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器

说明书

本发明的一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器，包括：泵浦激光器、耦合输入镜、非线性晶体以及耦合输出镜；所述复合光学参量振荡器包括第一光学参量振荡器和第二光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第一通光面和底面之间光通过的的区域和耦合输出镜构成第一光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第二通光面和底面之间光通过的的区域和耦合输出镜构成第二光学参量振荡器。本发明将两个光学参量振荡器集成在一个基于单块晶体的谐振腔中，可同时实现中波和长波红外激光输出，大大简化了传统级联光学参量振荡器的光路结构，有效减少了光学元件的使用，在降低成本的同时，提高了整个装置的稳定性、可靠性和紧凑型。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器。

背景技术

中长波红外波段3-5μm和8-12μm是两个极其重要的大气窗口，该波段红外辐射的大气吸收及散射损耗极小，能在浑浊空气、烟、雾、霾、雨、雪等多种恶劣的大气环境下有效传输，并且这两个波段涵盖了许多分子气体、有毒试剂、空气、水和土壤污染物、人类呼吸成分以及多种爆炸性试剂的吸收峰，同时该波长范围也是中长波红外焦平面探测器的波长响应范围，这使得这两个波段的中长波红外相干辐射光源在大气监测、光学遥感、光谱分析、空间光通信、环保、医疗、光电对抗等领域具有重大的应用价值和前景。

当前在众多产生中长波红外波段光源的技术方案中，基于固体激光的非线性频率变换技术因其具有宽波段连续可调谐、多机制(重频1Hz-GHz，脉宽CW-fs)、全固化、结构紧凑、可实用化与精密化等突出优点，成为目前国内外研究最多、应用最广泛的中长波红外激光技术，其技术途径包括有差频(DF)、光参量产生(OPG)、光参量振荡(OPO)和光参量放大器(OPA)等。然而，用于非线性频率变换技术的基频泵浦源的输出波长通常在1μm或者2μm附近，为了将波长转换至中长波红外波段范围，往往需要采用两级以上的频率变换装置来实现，这势必会使激光系统的结构更加复杂、成本更高，并且由于光学器件数目的增加，又进一步降低了激光器的可靠性和稳定性。在许多应用场合尤其是国防领域，通常对中长波红外激光器的轻量化和可靠性有着十分严苛的要求，因此高可靠的紧凑型中长波红外激光技术方案亟待突破。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明通过对单块非线性光学晶体实施特定切割，在单块晶体和单个谐振腔内实现了两个光学参量振荡器的运转,提出了一种结构紧凑、可靠性高的全固态中长波红外激光源。本发明的一种基于单块非线性晶体的复合光学参量振荡器，包括：

泵浦激光器、耦合输入镜、非线性晶体以及耦合输出镜；

所述复合光学参量振荡器包括第一光学参量振荡器和第二光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第一通光面和底面之间光通过的的区域(具体地是第一通光面和底面光反射点M之间光线通过的区域)和耦合输出镜构成第一光学参量振荡器；所述的耦合输入镜、非线性晶体的第二通光面和底面之间光通过的的区域(具体地是第二通光面和底面光反射点M之间光线通过的区域)和耦合输出镜构成第二光学参量振荡器；

所述的泵浦激光器，用于输出第一泵浦激光,所述第一泵浦激光进入第一光学参量振荡器；

所述的耦合输入镜，用于将第一泵浦激光耦合注入复合光学参量振荡器中，并通过镀制特定膜层后，同时充当了复合光学参量振荡器的一面腔镜(该腔镜对泵浦光高透，其它参量光高反)；

所述的非线性晶体，按照特定的方式切割后满足第一光学参量振荡器、第二光学参量振荡器的相位匹配条件，最终产生目标激光输出；所述的耦合输出镜，属于复合光学参量振荡器的另一面腔镜，通过镀制特定的膜层，实现复合光学参量振荡器的运转和目标激光输出；