[发明专利]一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器

说明书

本公开实施例公开了基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器包括第一腔镜、声光Q开关、Nd:YVO₄晶体、第二腔镜、耦合镜组、泵浦模块、第三腔镜、第四腔镜、MgO:APLN晶体、第一反射镜、第二反射镜、第五腔镜和输出镜。本公开实施例的技术方案采用基于Nd:YVO₄晶体和MgO:APLN晶体的内腔多光参量振荡器结构，以及通过输出镜与多个反射镜、腔镜的综合设置，改变各信号光的传播路径达到均衡各组参量光增益、抑制多光参量振荡逆转换的目的，进而提升多个闲频光的转换效率，最终获得高光束质量、高转换效率的中红外激光输出。

技术领域

本发明涉及固体激光器领域，尤其涉及一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器。

背景技术

单光参量振荡(OPO)中，在二阶非线性晶体内每湮灭一个高频率泵浦光子，同时产生两个低频段光子。其中，通常将波长相对较短的光定义为“信号光”，波长相对较长的光定义为“闲频光”，二者统称为“参量光”。单光参量振荡过程中存在参量光向泵浦光流动的逆转换过程。逆转换是造成参量振荡转换效率降低、参量光光束质量恶化、谱线展宽的重要诱因，可以通过抑制单光参量振荡的逆转换效应获得高转换效率、高质量的单光参量振荡。2000年，美国Sandia公司的William J.Alford、Arlee V.Smith在其专利(W J Alford,A VSmith.Backconversion-limited optical parametric oscillators:US,US6147793 A[P].2000.)中指出变频晶体中信号光光子数量与闲频光光子数量接近时，易发生逆转换现象，因此，通过限制OPO谐振腔内闲频光光子数量可实现抑制逆转换、提高参量光转换效率。目前，可以通过谐振腔腔镜镀闲频光高透膜，在谐振腔腔内插入滤光片，或利用闲频光反射镜、色散棱镜、衍射光栅等手段降低闲频光光子数量等方法，抑制逆转换。

为获得多波长中红外激光输出，可以将传统单光参量振荡中单对参量光子振荡拓展到多对参量光子，使其在谐振腔内同时形成振荡，即发生多光参量振荡(MOPO)，从而实现同时建立起两对及以上的参量光振荡过程。相较于单光参量振荡，多光参量振荡中因参量光数量众多、能量转换路径较为复杂，更易引发逆转换现象，导致功率配比失衡、光束质量变差、光谱展宽等不良现象。2021年，于永吉等人在专利“一种基于Nd:MgO:APLN晶体的多波长中红外激光能量配比调控放大器”(申请号：202110585197.X)中提出了一种多光参量振荡逆转换抑制结构，该结构中在谐振腔内插入纵向电场驱动的MgO:APLN晶体，通过改变信号光偏振态，调节o光、e光光强比例，使得矢量投影中不处于匹配偏振态的参量光不参与耦合能量传导，间接控制参与振荡的多波长激光的能量配比，抑制逆转换现象发生，最终获得配比均衡的高功率多波长中红外激光。这种方法虽然逆转换抑制效果显著，但由于在腔内引入了MgO:APLN晶体，因此增大了腔内插入损耗，同时MgO:APLN晶体驱动电路设计与制作较为复杂，因而限制了此种逆转换抑制方法的广泛应用。

发明内容

为了获得高转换效率、高光束质量多波长激光输出，本公开实施例提供基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器。

第一方面，本公开实施例中提供了一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，其特征在于，所述振荡器包括：

第一腔镜、声光Q开关、Nd:YVO₄晶体、第二腔镜、耦合镜组、泵浦模块、第三腔镜、第四腔镜、MgO:APLN晶体、第一反射镜、第二反射镜、第五腔镜和输出镜，其中：

所述泵浦模块、耦合镜组、第二腔镜、Nd:YVO₄晶体和第三腔镜在水平方向上由左至右依次排列，所述泵浦模块、耦合镜组和Nd:YVO₄晶体垂直于所述水平方向放置；

所述声光Q开关和第一腔镜依次放置于所述第二腔镜的正下方；

所述MgO:APLN晶体水平放置于所述第三腔镜的斜下方；