[发明专利]中红外扫频激光器及中红外波段的扫频激光实现方法

说明书

本发明公开了一种中红外扫频激光器及中红外波段的扫频激光实现方法，中红外扫频激光器包括：连续光激光器、宽谱激光器、二向色镜组件、波长选择装置、周期性极化晶体与凹面镜。连续光激光器作为泵浦光；宽谱激光器作为信号光；二向色镜组件用于将泵浦光与信号光合成一束并注入至周期性极化晶体，并维持腔内激发的闲频光的腔内振荡；周期性极化晶体用于将泵浦光与信号光转变为中红外波段的闲频光；凹面镜用于将闲频光反射至二向色镜组件再反射至波长选择装置；波长选择装置用于选择出闲频光中的某一波长的闲频光并经二向色镜反射至周期性极化晶体进行放大，并将放大后的闲频光输出。本发明能够提高中红外波段扫频激光器的扫描频率。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及的是一种中红外扫频激光器及中红外波段的扫频激光实现方法。

背景技术

现有的中红外(Mid-Infrared,MIR)光谱区指的是波长从2.5到25μm的波段。扫频激光器指的是一种调波长可调谐并且调谐速度非常快的激光器，这种激光器的输出波长和时域信号有一一对应的关系。目前，量子级联激光器(Quantum Cascade Lasers,QCLs)和带间级联激光器(Inter-band cascade lasers,ICLs)已经可以实现中红外波段的扫频激光输出，此类扫频激光器可以被应用于气体的快速甚至实时检测和中红外波段的扫频源光学相干断层扫描技术(Swept Source Optical coherence tomography，SS-OCT)。

在激光腔内放入波长选择器件，利用波长选择器件在使得激光腔内某一时间仅允许腔内只有一种波长可以实现激光振荡输出，再不断切换波长选择器件的波长以实现扫频激光输出的方法是目前扫频激光器的一种实现方式。这种方式实现的扫频激光器的频率受限于波长选择器件的频率、掺杂离子的能级寿命以及激光器的腔长。但是，由于通常掺杂光纤或者掺杂晶体中掺杂离子的能级寿命都在微秒量级，因此中红外波段的扫频激光器受限于掺杂离子的能级寿命，使得的中红外扫频激光器的扫描频率都比较低，仅为几十或者几百赫兹，而过低的扫描频率限制了OCT和中红外气体探测的扫描速度。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中红外扫频激光器及中红外波段的扫频激光实现方法，以解决现有中红外波段的扫频激光器的扫描频率较低而导致的限制了中红外波段OCT和中红外气体探测技术的扫描速度的问题。

本发明的技术方案如下：

一种中红外扫频激光器，其包括：连续光激光器、宽谱激光器、二向色镜组件、波长选择装置、周期性极化晶体与凹面镜；所述连续光激光器作为泵浦光；所述宽谱激光器作为信号光；所述二向色镜组件用于将所述泵浦光与所述信号光合成一束并注入至所述周期性极化晶体，并维持腔内激发的闲频光的腔内振荡；所述周期性极化晶体用于利用差频效应将所述泵浦光与所述信号光转变为中红外波段的闲频光；所述凹面镜用于将所述闲频光反射至所述二向色镜组件再反射至所述波长选择装置；所述波长选择装置用于选择出所述闲频光中的某一波长的闲频光并经所述二向色镜反射至所述周期性极化晶体进行放大振荡，其中，当所述波长选择装置切换到下一个波长的闲频光时，所述波长选择装置输出上一个被放大的闲频光输出。

本发明进一步地设置，所述二向色镜组件包括：第一二向色镜与第二二向色镜；其中，

所述第一二向色镜与所述第二二向色镜水平设置，所述第一二向色镜用于将所述泵浦光与所述信号光合成一束光束并注入至所述第二二向色镜；

所述第二二向色镜用于将所述泵浦光与所述信号光注入至所述周期性极化晶体。

本发明进一步地设置，所述第一二向色镜对所述泵浦光高透，并对所述信号光高反；

所述连续光激光器为与所述第一二向色镜水平设置；

所述宽谱激光器与所述第二二向色镜垂直设置。