[发明专利]一种基于电光晶体实现中长波红外快速切换输出的双波段激光器

权利要求书

1.一种基于电光晶体实现中长波红外快速切换输出的双波段激光器，其特征在于它包括一号平凸透镜(1-1)、二号平凸透镜(1-2)、三号平凸透镜(1-3)、四号平凸透镜(1-4)、电光晶体(2)、一号偏振片(3-1)、二号偏振片(3-2)、三号偏振片(3-3)、一号二分之一波片(4-1)、二号二分之一波片(4-2)、三号二分之一波片(4-3)、一号泵浦光全反镜(5-1)、二号泵浦光全反镜(5-2)、一号第一腔镜(6-1)、二号第一腔镜(6-2)、三号第一腔镜(6-3)、一号ZnGeP₂晶体(7-1)、二号ZnGeP₂晶体(7-2)、三号ZnGeP₂晶体(7-3)、四号ZnGeP₂晶体(7-4)、五号ZnGeP₂晶体(7-5)、第一输出镜(8)、一号第一二色镜(9-1)、二号第一二色镜(9-2)、第一滤光镜(10)、一号第二腔镜(11-1)、二号第二腔镜(11-2)、三号第二腔镜(11-3)、第二输出镜(12)、全反镜(13)、第二二色镜(14)、第三二色镜(15)、第二滤光镜(16)、一号第三腔镜(17-1)、二号第三腔镜(17-2)、三号第三腔镜(17-3)、第三输出镜(18)及第三滤光镜(19)；

一号二分之一波片(4-1)和二号偏振片(3-2)构成一号功率分配系统；

三号二分之一波片(4-3)和三号偏振片(3-3)构成二号功率分配系统；

一号第一腔镜(6-1)、一号ZnGeP₂晶体(7-1)、第一输出镜(8)、三号第一腔镜(6-3)及二号第一腔镜(6-2)构成第一环形腔；

一号第二腔镜(11-1)、三号ZnGeP₂晶体(7-3)、三号第二腔镜(11-3)、第二输出镜(12)及二号第二腔镜(11-2)构成第二环形腔；

二号第三腔镜(17-2)、第三输出镜(18)、三号第三腔镜(17-3)、五号ZnGeP₂晶体(7-5)及一号第三腔镜(17-1)构成第三环形腔；

一束偏振态为垂直偏振的2.1μm脉冲泵浦光入射至一号平凸透镜(1-1)的凸面，经过一号平凸透镜(1-1)入射到电光晶体(2)中；所述的电光晶体(2)上下两侧不施加电压或施加半波电压；

当所述的电光晶体(2)上下两侧不施加电压时，经过电光晶体(2)后的泵浦光偏振方为垂直偏振，经一号偏振片(3-1)全部反射至二号平凸透镜(1-2)的凸面，经二号平凸透镜(1-2)进行光束变换，光束变换后的泵浦光经过一号二分之一波片(4-1)偏振方向分解为水平偏振分量的泵浦光和垂直偏振分量的泵浦光；

水平偏振分量的泵浦光透射过二号偏振片(3-2)及一号第一腔镜(6-1)后，入射至一号ZnGeP₂晶体(7-1)中，部分泵浦光进行非线性转换，得到峰值波长为3.8μm的信号光及峰值波长为4.3μm的闲频光，穿过一号ZnGeP₂晶体(7-1)的剩余泵浦光经第一输出镜(8)和一号第一二色镜(9-1)透射输出，部分峰值波长为3.8μm的信号光和部分峰值波长为4.3μm的闲频光经第一输出镜(8)透射输出，剩余峰值波长为3.8μm的信号光和剩余峰值波长为4.3μm的闲频光经第一环形腔振荡一周后，最后经第一输出镜(8)透射输出，同时新产生的部分峰值波长为3.8μm的信号光与部分峰值波长为4.3μm的闲频光在第一环形腔内形成持续振荡；

垂直偏振分量的泵浦光经二号偏振片(3-2)和一号泵浦光全反镜(5-1)反射至二号二分之一波片(4-2)，透射过二号二分之一波片(4-2)的泵浦光偏振方向由垂直偏振变为水平偏振，最后经过二号第一二色镜(9-2)透射至二号ZnGeP₂晶体(7-2)中；所述的二号二分之一波片(4-2)的光轴与垂直偏振分量的泵浦光偏振方向的夹角为45°；

从第一输出镜(8)输出的信号光与闲频光经一号第一二色镜(9-1)及二号第一二色镜(9-2)反射至二号ZnGeP₂晶体(7-2)中，入射至二号ZnGeP₂晶体(7-2)的部分泵浦光对信号光和闲频光进行放大，剩余泵浦光经第一滤光镜(10)反射输出，放大后的信号光与放大后的闲频光经第一滤光镜(10)透射输出，得到中波红外3μm～5μm波段激光；

当所述的电光晶体(2)上下两侧施加半波电压时，经过电光晶体(2)后的泵浦光偏振方由垂直偏振变为水平偏振，经一号偏振片(3-1)透射至三号二分之一波片(4-3)，经过三号二分之一波片(4-3)后的泵浦光偏振方向分解为水平偏振分量的泵浦光和垂直偏振分量的泵浦光；

垂直偏振分量的泵浦光经三号偏振片(3-3)反射至三号平凸透镜(1-3)的凸面，经三号平凸透镜(1-3)进行光束变换，光束变换后的泵浦光经一号第二腔镜(11-1)透射至三号ZnGeP₂晶体(7-3)中，部分泵浦光进行非线性转换，得到峰值波长为2.8μm的信号光及峰值波长为8.2μm的闲频光，穿过三号ZnGeP₂晶体(7-3)的剩余泵浦光经三号第二腔镜(11-3)和第二二色镜(14)透射输出，峰值波长为2.8μm的信号光经三号第二腔镜(11-3)透射输出，峰值波长为8.2μm的闲频光经三号第二腔镜(11-3)反射至第二输出镜(12)，部分峰值波长为8.2μm的闲频光经第二输出镜(12)透射输出，剩余峰值波长为8.2μm的闲频光经第二环形腔振荡一周后，最后经第二输出镜(12)透射输出，同时新产生的部分峰值波长为8.2μm的闲频光在第二环形腔内形成持续振荡；

从第二输出镜(12)输出的闲频光经全反镜(13)及第三二色镜(15)反射至四号ZnGeP₂晶体(7-4)中，从三号第二腔镜(11-3)输出的信号光经第二二色镜(14)反射至第三二色镜(15)，经第三二色镜(15)透射至四号ZnGeP₂晶体(7-4)中，入射至四号ZnGeP₂晶体(7-4)的部分信号光对闲频光进行光学参量放大，同时产生峰值波长为4.2μm的信号光，剩余的信号光以及峰值波长为4.2μm的信号光经第二滤光镜(16)透射输出，放大后的闲频光经第二滤光镜(16)反射输出，得到峰值波长为8.2μm的激光；

水平偏振分量的泵浦光经三号偏振片(3-3)透射至二号泵浦光全反镜(5-2)，经二号泵浦光全反镜(5-2)反射至四号平凸透镜(1-4)的凸面，经四号平凸透镜(1-4)进行光束变换，光束变换后的泵浦光入射至一号第三腔镜(17-1)，经一号第三腔镜(17-1)透射至五号ZnGeP₂晶体(7-5)，部分泵浦光进行非线性转换，得到峰值波长为2.6μm的信号光及峰值波长为9.7μm的闲频光，穿过五号ZnGeP₂晶体(7-5)的剩余泵浦光经三号第三腔镜(17-3)透射输出，峰值波长为9.7μm的闲频光经三号第三腔镜(17-3)透射输出，部分峰值波长为2.6μm的信号光经三号第三腔镜(17-3)反射至第三输出镜(18)透射输出，剩余峰值波长为2.6μm的信号光经第三环形腔振荡一周后，最后经第三输出镜(18)透射输出，同时新产生的部分峰值波长为2.6μm的信号光在第三环形腔内形成持续振荡；

从三号第三腔镜(17-3)透射输出的剩余泵浦光经第三滤光镜(19)反射输出；从三号第三腔镜(17-3)透射输出的闲频光经第三滤光镜(19)透射输出，得到峰值波长为9.7μm的激光；

峰值波长为8.2μm的激光与峰值波长为9.7μm的激光构成长波红外8μm～10μm波段激光。