[发明专利]一种板条泵浦的中红外光参量振荡器

说明书

本发明提供了一种板条泵浦的中红外光参量振荡器，该方案包括有种子激光器、板条放大器、光束整形系统和PPLN‑OPO系统；种子激光器发出的泵浦光依次经过板条放大器、光束整形系统和PPLN‑OPO系统后输出；泵浦光中包括有近红外信号光、中红外闲频光、近红外闲频光。该方案针对现有泵浦激光类型和参数与OPO的匹配参数进行改进优化，采用种子光经板条功率定标放大后，通过耦合系统的光束整形，而后泵浦PPLN‑OPO，实现高效率高功率高光束质量的中红外激光输出。

技术领域

本发明涉及的是激光器应用技术，尤其是一种板条泵浦的中红外光参量振荡器。

背景技术

3-5μm的中红外激光广泛应用于光电对抗、大气监测、分子光谱学、激光医疗等国防、科研及民用领域。近年来随着应用领域的不断扩展和深入，高效率、高功率、高光束质量的中红外固体激光器具有广阔的发展前景。得益于成熟的固体激光器技术进步和非线性晶体质量提升，基于频率变换的光参量振荡器（OPO）是产生高效率、高功率、高光束质量的中红外激光的有效途径之一。目前，应用最广泛、输出功率最高的是采用激光泵浦周期极化铌酸锂（PPLN）晶体，获得可调谐的中红外激光输出的技术路线。

然而中红外OPO在向高效率、高功率、高光束质量的“三高”目标发展过程中，却面临着许多技术上急需突破的关键问题。首先，由于受到本征光子效率的限制，通过OPO产生的中红外激光的光子效率由泵浦激光波长和中红外激光波长共同决定（等于波长的反比，中红外波长越长效率越低）。因此，提高泵浦激光转换为近红外信号光和中红外闲频光的总体效率，有利于提升中红外激光最终的效率，减小非线性晶体的热积累和损伤几率，进而提升中红外激光输出功率，因此转换效率是OPO系统中最核心的参数指标之一。OPO的转换效率受到多方面因素的影响，例如OPO腔型、泵浦功率密度、相位匹配、脉冲特性、逆转换效应等，主要涉及到泵浦激光与OPO系统匹配参数的优化。其次，PPLN晶体和中红外膜层抗损伤阈值，以及PPLN晶体热效应对中红外激光的输出功率有重要影响，最主要的原因是限制了激光的泵浦功率，即便获得了很高的转换效率，由于泵浦功率的受限，也难以获得高功率的中红外激光输出。最后，在高功率工作条件下，由于泵浦激光光束质量的退化， PPLN晶体的热效应，将导致OPO产生的中红外激光光束质量的恶化，难以满足应用需求。

近年来，基于板条增益介质的高功率、高光束质量固体激光得到了长足发展，为OPO的泵浦源提供了一种新的思路和方法，其诸多特性为提高中红外OPO的转换效率、输出功率和光束质量提供了方便，为同时实现中红外激光“三高”的目标提供了技术支撑。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种板条泵浦的中红外光参量振荡器，该方案针对现有泵浦激光类型和参数与OPO的匹配参数进行改进优化，采用种子光经板条功率定标放大后，通过耦合系统的光束整形，而后泵浦PPLN-OPO，实现高效率高功率高光束质量的中红外激光输出。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种板条泵浦的中红外光参量振荡器，包括有种子激光器、板条放大器、光束整形系统和PPLN-OPO系统；种子激光器发出的泵浦光依次经过板条放大器、光束整形系统和PPLN-OPO系统后输出；泵浦光中包括有近红外信号光、中红外闲频光、近红外闲频光。

作为本方案的优选：PPLN-OPO系统包括有全反镜、PPLN晶体和输出镜；射入的泵浦光依次经过全反镜、PPLN晶体和输出镜后输出。