[发明专利]一种太赫兹激光器系统

说明书

本发明公开了一种太赫兹激光器系统，属于激光器技术领域，其目的在于提供一种输出功率更高的太赫兹激光器系统，可实现连续运行，也可实现脉冲运行。该太赫兹激光器系统包括可调谐种子光源、CO2激光放大器、太赫兹激光器，可调谐种子光源提供匹配太赫兹激光器内工作气体吸收光谱的种子激光，种子光通过CO2激光放大器进行功率放大后作为太赫兹激光器的泵浦光。泵浦光的频率反馈系统对种子光中心频率进行稳定性反馈控制，稳频后的泵浦光注入太赫兹激光器内，产生太赫兹激光振荡输出。本发明适用于高连续与脉冲输出功率的太赫兹激光器。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，涉及一种太赫兹激光器。

背景技术

气体太赫兹激光器是一种较为实用的太赫兹光源。其输出功率达到瓦级后，近十多年来已经停滞不前。待解决的核心的问题在于高功率泵浦光源。现有的技术中，太赫兹激光器主要采用通过CO₂激光器产生的光泵脉冲太赫兹激光器。为了提高气体太赫兹激光器的输出功率，其实现方式大多采用增加CO₂激光器的功率、增加激光增益长度、多路折叠腔与合束等。上述方法在提高太赫兹激光器输出功率的同时带来了体积的增加、转换效率及稳定性下降；尤其是在增加CO₂激光器的功率时，受到关键光学元件(如选支光栅的最高功率)的限制，更高连续功率的太赫兹激光器并未得到突破。获得脉冲CO₂激光输出的方法一般有：增益开关、腔内调Q、腔外调制等。TEA CO₂激光器是典型的增益开关式脉冲激光，输出脉宽一般大于数百纳秒，脉冲峰值功率和重复频率均较低，且如果没有附加的脉冲整形技术相配合，这种方法无法产生所需的脉冲持续波形。因此，现有的脉冲CO₂激光技术用于泵浦源时，难以在实现波长选支调谐输出的同时满足峰值功率、重复频率、可控的脉冲波形及调制特性等方面的要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种输出功率更高的太赫兹激光器系统，可实现连续运行，也可实现脉冲运行。

本发明采用的技术方案如下：

一种太赫兹激光器系统，包括可调谐种子光源、CO₂激光放大器、太赫兹激光器，可调谐种子光源提供匹配太赫兹激光器内工作气体吸收光谱的种子激光，种子光通过CO₂激光放大器进行功率放大后作为太赫兹激光器的泵浦光，泵浦光注入太赫兹激光器内，太赫兹激光器中的气体介质激发、产生粒子数反转，产生太赫兹激光并经太赫兹激光器的谐振腔振荡输出。

其中，在可调谐种子光源、CO₂激光放大器之间依次设置有选频光栅、光隔离器、全反射镜、偏振反射器、电光开关和凹面全反射镜，可调谐种子光源产生的种子激光依次经选频光栅、光隔离器、全反射镜、偏振反射器、电光开关和凹面全反射镜后入射至CO₂激光放大器；还设置有频率传感器、信号放大器、第一反馈控制器，CO₂激光放大器输出的部分中红外激光入射至频率传感器，频率传感器产生的电信号经信号放大器后输入至第一反馈控制器，第一反馈控制器与可调谐种子光源电连接。

其中，第一反馈控制器对可调谐种子光源的电压、电流和/或温度进行反馈控制。

其中，太赫兹激光器包括气体太赫兹激光腔，气体太赫兹激光腔内填充有工作气体，气体太赫兹激光腔的两端分别设置有输入耦合镜、输出耦合镜。

其中，在CO₂激光放大器与太赫兹激光器之间设置有反射镜、全反射镜聚焦镜，CO₂激光放大器输出的中红外激光入射至反射镜，部分中红外激光经反射镜透射后入射至频率传感器，另一部分中红外激光经反射镜反射后依次经全反射镜聚焦镜、输入耦合镜输入至气体太赫兹激光腔。

其中，反射镜的反射率大于95％。