[发明专利]用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器

说明书

一种用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器，属于激光器技术领域，充分利用1064nm脉冲激光器的输出能量，通过非线性晶体频率变换技术，可实现红外光、绿光、紫外光和蓝光同时输出。本发明具有多波长、窄线宽、结构紧凑、效率高和能量高等特点，特别适合应用于海洋风场测量、海洋测绘、水下目标探测和水下通信等领域；其中蓝光的输出波长位于太阳光谱中的夫琅禾费暗线(486.1nm)，可有效提高应用系统的性能。

技术领域

本发明涉及全固态激光器，特别是一种用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器，输出激光包括1064nm红外光、532nm绿光、355nm紫外光以及位于太阳夫琅禾费暗线波长的486.1nm蓝光。

背景技术

海洋研究对人类的发展具有非常重要的意义。海水透光窗口在450nm～550nm蓝绿波段，因此，使用此波段的蓝绿激光作为光源，是现有海洋激光探测技术和水下激光通信技术的重要手段。目前，应用最广泛的海洋探测的激光光源是输出波长为532nm的掺钕钇铝石榴石Nd:YAG激光器，波长较为单一。研究发现，在深海区，蓝水的衰减系数相比绿光更低。因此，高能量、高峰值功率的蓝光激光器成为海洋探测技术所迫切需求的光源。在海洋探测领域，往往需要多个波长的脉冲激光光源用于满足不同需求：比如海岸线测绘需要用到红外激光器和蓝绿激光器，海洋风场测量需要用到紫外激光器，水下激光通信需要用到蓝绿激光器。将多个波长的激光器集于一体，可有效提高海洋探测应用系统的紧凑性。另一方面，由于太阳背景辐射的影响，探测器在白天工作时的信噪比低，性能比夜间工作时差，限制了应用效果。太阳辐射光谱在486.1nm波长处由于氢原子的吸收而存在夫琅禾费暗线(暗线谱宽0.1nm)，若将蓝绿激光发射光源的波长落在此暗线，就可以大幅度提高海洋探测器所接收信号的信噪比。专利CN 102570280A中介绍了一种基于潜通信的蓝、绿、紫外固体激光装置及其激光产生方法，但是其输出的蓝光波长为0.44μm，不能解决在强太阳辐射背景下的应用问题，并且该激光装置为连续运转状态，不能获得高峰值功率的脉冲激光。

发明内容

本发明的目的在于解决现有应用于海洋探测领域的激光器输出波长单一、功率低的缺点，提供一种同时包含1064nm红外光、532nm绿光、355nm紫外光以及486.1nm蓝光的窄线宽全固态激光器，并通过种子注入光参量振荡器的方法，将蓝光的谱宽控制在小于0.1nm，结构紧凑，输出能量高，可满足多种海洋探测需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器，其基本原理是：以1064nm窄线宽脉冲激光器为基频光，通过非线性频率变换技术，1064nm激光倍频产生532nm绿光，1064nm和532nm激光和频产生355nm紫外激光，355nm紫外激光泵浦光参量振荡器OPO，获得486.1nm蓝光输出，图1为本发明中应用的非线性频率变换技术的原理框图。

本发明的技术解决方案如下：

用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器，光路示意图如图2所示，包括基频激光器、缩束透镜组件、倍频晶体、双波长波片、和频晶体、第一分光镜、第二分光镜、第一扩束透镜组件、半波片、DFB种子激光器、隔离器、第二扩束透镜组件、双色镜、第一腔镜、第一参量晶体、第二参量晶体、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜、压电陶瓷。