[发明专利]双腔复合非稳腔选模泵浦的自光参量振荡中红外激光器

说明书

双腔复合非稳腔选模泵浦的自光参量振荡中红外激光器，涉及激光器领域，解决了基于Nd:MgO:PPLN晶体的自光参量中红外激光器如何兼顾高功率高光束质量基频光自泵浦和自光参量振荡过程聚焦参数匹配的问题。本发明包括两个激光二极管泵浦源、两个传能光纤、四个聚焦透镜、两个45度分束镜、参量振荡腔全反镜、参量振荡腔输出镜、Nd:MgO:PPLN晶体、温控器和声光Q开关。通过采用基频光谐振腔和参量光振荡腔双腔复合结构，在兼顾集成紧凑性的同时使得两个腔完全分离工作，保证了两个腔腔型结构参数设计互不干扰，能够实现大基模高光束质量基频光泵浦、振荡参量光与基频光聚焦参数高度匹配，能量转换效率高。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种双腔复合非稳腔选模泵浦的自光参量振荡中红外激光器。

背景技术

3～5μm中红外波段激光覆盖了大气最为重要的透射窗口，这一波段激光在环保、医疗、国防等领域都有着巨大的应用前景，是激光技术研究的一个重要分支。光参量振荡(OPO)作为拓展激光输出波长的重要非线性频率变换技术之一，近年来，基于磷锗锌(ZGP)、周期极化铌酸锂(PPLN)等频率变换晶体的光参量振荡器已成为获取中红外激光最广泛采用的一种技术手段。但由于这些晶体只具备单一变频功能，还需要通过稀土离子掺杂的增益晶体提供基频泵浦光。与之相比，将稀土离子掺入非线性变频介质形成具有自光参量振荡的多功能集成型晶体受到越来越广泛的关注，尤其以Nd(钕)离子结合氧化镁掺杂的Nd:MgO:PPLN晶体为代表，兼顾了晶体功能集成化的结构优势和准相位匹配变频优势，是中红外激光器小型化未来非常重要的发展方向。

对于通过Nd:MgO:PPLN自光参量振荡输出中红外激光而言，基频光增益与中红外激光频率变换共用Nd:MgO:PPLN同一晶体，晶体产生的基频光直接在腔内形成对自身的泵浦，这种内腔式OPO泵浦构架，当增益晶体泵浦源高功率泵浦时，基频光光束质量和光参量振荡过程聚焦参数匹配度如何保障是获得高效率中红外激光关键所在。目前关于Nd:MgO:PPLN自光参量振荡的报道泵浦功率均较低，高泵浦功率下所面临的问题并未涉及，因此所采用的腔型结构对提高基频光光束质量和保障聚焦参数匹配并未有针对性设计，参见文献“L.Barraco et al.,Self-optical parametric oscillation in periodically poledneodymium-doped lithium niobate,Opt.Lett.2002,27,1540”，显然这种腔型结构无法保障高功率泵浦下自光参量振荡的高效率运转。而在与之运转体制类似的传统内腔中红外PPLN-OPO报道中，为应对高功率泵浦带来的严重热效应致使基频光光束质量恶化，通常采用低量子亏损直接泵浦，降低热效应影响，改善振荡基频光斑模式，同时在谐振腔内插入聚焦透镜，结合复合腔结构设计，既保障基频光聚焦光斑与束腰处参量光光斑满足匹配关系，又起到对较长基频光谐振腔的“镇定作用”，参见文献“Q.Sheng et al.,Continuous-wavemid-infrared intra-cavity single resonant PPLN-OPO under 880nm in-bandpumping,Opt.Express 2012,20,8041”。但需要指出的是，通常直接泵浦波长并不处于增益晶体吸收主峰，相对于完全泵浦功率，基频光转换效率偏低，另外对于腔内插入透镜控制光斑匹配的方法，除致使损耗增大、整机集成度降低外，由于PPLN-OPO中增益晶体与变频晶体是各自独立的，所以显然该方法并不适用Nd:MgO:PPLN这种单晶体自光参量振荡结构。

发明内容

为了解决基于Nd:MgO:PPLN晶体的自光参量中红外激光器如何兼顾高功率高光束质量基频光自泵浦和自光参量振荡过程聚焦参数匹配的问题，本发明提供一种双腔复合非稳腔选模泵浦的自光参量振荡中红外激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的双腔复合非稳腔选模泵浦的自光参量振荡中红外激光器，包括：温控器；