[发明专利]片状微腔近红外种子光注入锁定可调谐中红外窄线宽光参量放大器

摘要

本发明公开了一种片状微腔近红外种子光注入锁定可调谐中红外窄线宽纳秒脉冲光参量放大器，包括总泵浦光，种子光源部分与片状微腔光光参量振荡(放大)器部分和高通滤光片；总泵浦光为波长1064nm的单频纳秒激光器，为整个系统提供泵浦光输出；种子光系统包括光束整形透镜系统、对总泵浦光为波长1064nm经三硼酸锂晶体即LBO通过双折射位相匹配进行倍频，将1064nm的泵浦光转换为532nm的单频种子泵浦光源，光参量放大系统包括1064nm单频泵浦光源，合束镜以及非线性周期极化晶体，所述种子光系统负责产生用于注入锁定的近红外窄线宽单频种子光。

主权项

1.片状微腔近红外种子光注入锁定可调谐中红外窄线宽纳秒脉冲光参量放大器，其特征在于：包括总泵浦光，种子光源部分与片状微腔光参量振荡放大器部分和高通滤光片；总泵浦光为波长1064nm的单频纳秒激光器，为整个系统提供泵浦光输出；种子光源包括光束整形透镜系统、对总泵浦光为波长1064nm经三硼酸锂晶体即LBO通过双折射位相匹配进行倍频，将1064nm的泵浦光转换为532nm的单频种子泵浦光源，光参量振荡放大器包括1064nm单频泵浦光源，合束镜以及非线性周期极化晶体，所述种子光源产生用于注入锁定的近红外窄线宽单频种子光；总泵浦光经偏振片进而由偏振分束器PBS进行分束，分束的一支水平偏振光用于种子光源部分，产生SOPO的近红外的单频窄线宽种子光；分束的另一支垂直偏振光通过滤波片和格兰棱镜控制功率，通过透镜即第二聚束透镜汇聚，以垂直偏振注入非线性晶体，种子光源部分亦合束镜汇聚到非线性晶体，所述的非线性晶体为周期28.5‑31 微米的多周期 MgO:PPLN，通过控制晶体温度，使其满足光学参量放大OPA中对应种子光波长信号光的非线性转换过程中的匹配条件，从而在1064nm泵浦光注入晶体后产生对应气体吸收峰波段附近的中红外闲频光的频率转换过程，即光参量产生现象OPG；通过调节合束，使得SOPO产生的种子光与 1064泵浦光重合共线，注入晶体，调整合束镜规格和位置，使得种子光源部分与垂直偏振光两者束腰位置重叠，并位于晶体中心或附近，激发光学参量放大OPA现象，获得纳秒窄线宽单频输出，即2‑5微米中红外窄线宽种子光输出；种子光源包括聚光器、LBO倍频器件、第一聚束透镜、SOPO器件、LBO倍频器件通过将1064nm种子光偏振分束后的垂直偏振光利用ooe的Ｉ类匹配双折射相位匹配实现倍频产生水平偏振的532nm单频纳秒激光，将产生532nm激光输入到SOPO器件中，利用SOPO器件的腔相位匹配实现非线性频率转换；片状微腔光参量振荡器系统的微腔设计腔型为F‑P腔型，采用非线性晶体抛光打磨，非线性晶体为周期极化铌酸锂PPLN或掺氧化镁的周期极化铌酸锂MgO:PPLN；种子光源通过采用腔相位匹配的片状微腔光参量振荡放大器，微腔的腔长百微米量级，产生近红外的窄线宽单频纳秒种子光，用于实现注入锁定； F‑P微腔，微腔长度为百微米量级，小于光参量过程中的一个相干长度的百微米量级；微腔的双面即入射与出射面设有闲频光和信号光双共振高透镀膜即532nm高透镀膜，最终实现窄线宽纳秒近红外输出；所述的种子光源使用LBO倍频晶体，实现1064倍频产生单频532nm纳秒输出；片状微腔光参量振荡器通过双共振的镀膜设计和F‑P腔的微腔设计保证窄线宽单频输出，最终获得近红外双波长输出的单频种子光输出；合束镜采用1.5‑2.3微米45°高透1064nm45°高反或者1.5‑2.3微米45°高反1064nm 45°高透，非线性晶体为28.5‑31微米的多周期掺氧化镁的周期极化铌酸锂。