[发明专利]一种红外激光相干合成装置及合成方法

说明书

本发明公开了一种红外激光相干合成装置及方法，包括输出镜和激光器，激光器的后表面与输出镜为互注入锁相腔的端镜，所有激光器按照中心对称环形排布；偏振分光棱镜用于实现非对称的两路激光器的能量互注入；偏振片用于保证激光器输出激光的偏振方向，同时用于实现两路对称激光器的能量互注入；半波片用于旋转激光的偏振方向，与偏振片配合使用改变互注入能量；旋转抛物面镜具有轴对称和中心对称，反射镜置于旋转抛物面镜的焦点处；反射镜将旋转抛物面镜反射的激光反射到其中心对称的位置。本发明具有结构简单易于实现、无需有源相位探测与校正、扩展性好、合成效率高等特点，使得更多路数、更高功率的中红外量子级联激光器相干合成成为可能。

技术领域

本发明属于激光相干合成技术领域，具体涉及中红外量子级联激光相干合成领域，进一步涉及一种红外激光相干合成装置，特别涉及一种基于偏振分光互注入锁相的中红外量子级联激光相干合成装置。

背景技术

近年来，中红外激光在环境监测、空间通讯、痕量气体测量和光电对抗等领域发挥越来越重要的作用。特别是红外对抗领域，需要机载红外光源来致盲或干扰光电探测器，因此功率高、光束质量好、结构紧凑和可靠性高的中红外激光器是十分重要的光源。随着半导体激光技术的发展与进步，全固化、小型化的量子级联激光器的出现引起了中远红外波段激光技术的革命。然而，有源区严重的热累积限制了单个量子级联激光器的输出功率。一般来说，要获得高功率、高光束质量的中红外激光以满足光电对抗等应用的需求，需要采用光束合成技术。目前报道的基于外腔法和干涉仪结构的量子级联激光器相干合成的合成路数较少，输出功率一般小于1W，限制了其在红外对抗中的应用。因此，更多的合成路数和更强的功率扩展性是量子级联激光器相干合成亟需解决的问题。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供了解决上述问题的一种红外激光相干合成装置及方法，本发明是一种基于偏振分光互注入锁相的中红外量子级联激光相干合成装置及方法，该技术具有结构简单易于实现、无需有源相位探测与校正、扩展性好、合成效率高等特点，使得更多路数、更高功率的中红外量子级联激光器相干合成成为可能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种红外激光相干合成装置，包括输出镜和2N台激光器，激光器的后表面与输出镜为互注入锁相腔的端镜，N为≥1的正整数，2N个激光器呈环形阵列分布，且所有激光器按照中心对称排布；还包括偏振分光棱镜、偏振片、半波片、旋转抛物面镜和反射镜；所述偏振分光棱镜用于实现非对称的两路激光器的能量互注入；所述偏振片用于保证激光器输出激光的偏振方向，同时用于实现两路对称激光器的能量互注入；所述半波片用于旋转激光的偏振方向，与偏振片配合使用改变互注入能量；所述旋转抛物面镜具有轴对称和中心对称，所述反射镜置于旋转抛物面镜的焦点处；反射镜将旋转抛物面镜反射的激光反射到其中心对称的位置。

进一步优选，所述激光器采用量子级联激光器，激光器的后表面镀有增反膜，前表面镀有增透膜。

进一步优选，所述激光器输出波长为3μm～300μm。

进一步优选，所述旋转抛物面镜轴对称二次曲面，旋转抛物面镜的几何旋转对称轴线就是它的光轴；与光轴平行的光束经过旋转抛物面镜反射后，反射光线通过焦点；反之，通过焦点的光线经过旋转抛物面镜反射后，反射光线与光轴平行。

一种红外激光相干合成方法，采用上述的一种红外激光相干合成装置，

中心对称排布的两组激光器发出的两路激光相干合成：通过对称排布的两组激光器中的任一个激光器发出激光，经偏振片、半波片、旋转抛物面镜和反射镜作用后被注入到中心对称排布的两组激光器中的另一个激光器内，注入的激光会对中心对称排布的两个激光器中的激光振荡产生影响，实现两路激光的相位锁定；