内腔opo可调谐中红外激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及中红外激光器，特别是基于准相位匹配光参量振荡的内腔OPO可调谐中红外激光器。
【背景技术】
[0002]激光器发展至今，其输出波段几乎覆盖了从深紫外到远红外所有的波段。其中中红外波段(2?6微米)不仅是衰减最小的大气红外窗口，而且这一波段内还覆盖了众多原子及分子的吸收峰，所以该波段激光在光谱学、遥感、医疗、环保以及军事等诸多领域都有重要应用。因此中红外波段激光器的研宄成了各国激光器研发的热点。
[0003]就产生中红外波段激光的原理而言，主要分为两种。一是线性光学方法产生:如半导体量子依次级联激光器、固体激光器、自由电子激光器、化学激光器、气体激光器；二是非线性方法产生:如借助物质二阶非线性作用的光学倍频激光器、差频激光器和OPO光参量振汤激光器等。
[0004]随着非线性晶体技术的发展，OPO光参量振荡激光器以其结构简单，易全固化，输出功率高，输出波长可调谐等优势，在中红外激光器领域脱颖而出。目前应用于中红外波段0Ρ0,发展较为成熟的非线性晶体有KTP、LiNb03、KNb03等。这些晶体在中红外波段透明性好，有效非线性系数大，晶体可以制得较大尺寸，抗损伤阈值高，易获得合适的泵浦源。这些都为中红外OPO光参量振荡激光器的飞速发展奠定了重要基础。1971年，Chromatix公司推出了第一台商品化的OPO光参量振荡激光器。
[0005]OPO光参量振荡技术可按相位匹配方式分为三类:I类相位匹配、II类相位匹配和准相位匹配(QPM)。近年来铁电晶体极化技术的突破，使得基于准相位匹配原理的周期极化晶体OPO技术成为了热点。目前极化技术最成熟，应用最广泛的的周期极化晶体是周期极化的LiNb03 (PPLN)。其优点是有效非线性系数大，物化性能稳定，不宜潮解，是准相位匹配OPO首选非线性晶体之一。缺点是抗损伤阈值低，对热效应敏感，制作时需要的极化电压过大。
[0006]目前OPO中红外激光器的主要为外腔结构，该结构光学参数设计简单，易调节。但通常光转化效率低，能耗高，体积较大。而且往往需要水冷散热，系统复杂，维护难，不易移动，难以实现车载和机载工作。这些缺点极大的限制了 OPO中红外激光器在机载气体探测，军用光电对抗等方面的应用。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种内腔OPO可调谐中红外激光器，是一种结构简单紧凑，能耗低，易于实现小型化、全固化的中红外激光器，并且能够调节输出波长，提高光光转换效率。
[0008]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]一种内腔OPO可调谐中红外激光器，包括LD半导体泵浦源1、光纤耦合系统2、激光增益晶体3、风冷散热装置、晶体温控炉、镀膜腔镜和周期极化晶体5 ;镀膜腔镜构成内腔OPO可调谐中红外激光器的谐振腔；所述镀膜腔镜包括前腔镜平面镜M1、腔内聚焦透镜4、OPO前腔镜平镜M2和后腔镜M3 ;所述LD半导体泵浦源I产生的光源经过光纤耦合系统2耦合输出，沿光纤耦合系统2的耦合光源输出方向顺序平行设置前腔镜平面镜M1、激光增益晶体3、腔内聚焦透镜4、OPO前腔镜平镜M2、周期极化晶体5和后腔镜M3 ;所述前腔镜平面镜Ml和OPO前腔镜平镜M2为平面镜；所述腔内聚焦透镜4为凸透镜；所述后腔镜M3为平凹镜；所述激光增益晶体3设置在风冷散热装置上；所述周期极化晶体5设置在晶体温控炉上；所述激光增益晶体3采用烟薄包裹；
[0010]激光增益晶体3将输入的耦合光源转化为1064纳米激光，所述1064纳米激光在谐振腔内振荡；腔内聚焦透镜4调整腔内振荡的1064纳米激光产生的基模光束的束腰半径大小及位置；周期极化晶体位于所述基膜的束腰处。
[0011]进一步的，激光增益晶体3采用Nd:YV04晶体或Nd = YAG晶体或Nd:GdV04晶体。
[0012]进一步的，所述周期极化晶体5采用极化周期掺Mg铌酸锂晶体，其光栅周期为31.52微米。
[0013]进一步的，所述风冷散热装置采用紫铜作为散热材料，在紫铜下方设置有风道，并且该装置上的热沉表面设置有凹槽。
[0014]进一步的，所述前腔镜平面镜Ml、OPO前腔镜平镜M2和后腔镜M3均镀多层膜，具体为:前腔镜平面镜Ml上依次镀有镀膜HT808纳米，HR1064纳米；0P0前腔镜平镜M2依次镀有镀膜HT1064纳米，HRl.4?2.1微米，HR2.8?3.8微米；后腔镜M3上依次镀有镀膜册1064纳米，册1.4?2.1微米，HT2.8?3.8微米，且后腔镜M3的曲率半径R= 100毫米。
[0015]进一步的，所述晶体温控炉控制周期极化晶体的温度；由L型支撑架6支撑连接的多维调节台7、四氟乙烯保温箱8和设置于四氟乙烯保温箱中的加热炉9。所述加热炉设置在四氟乙稀保温层中；所述多维调节台调节周期极化晶体的位置方向。
[0016]有益效果:本发明提供的内腔OPO可调谐中红外激光器:
[0017](I)激光增益晶体3将输入的耦合泵浦光转化为1064nm激光；所述1064nm激光在谐振腔内振荡，利用腔内较大的1064nm激光功率密度，提高了 OPO过程光光转化效率，实现中红外波段激光输出。
[0018](2)高掺杂MgO(4.6% )可提高PPLN抗光损伤能力(比未掺杂的提高了 100倍);另一方面MgO:PPLN的极化电压也大大低于PPLN。因此PPMgLN克服了 PPLN抗损伤能力差得缺点，是实现QPM光参量振荡的一种极具应用前景的周期极化晶体。
[0019](3)风冷其散热装置的冷却方式为风冷，该装置采用紫铜作为导热材料，并且设有风道，通风进行强制散热。热沉表面设有多个凹槽，增大了散热面积。同时，激光增益晶体表面用铟薄包裹，进一步增加了散热效率，该装置结构紧凑简单，能耗低。
【附图说明】
[0020]图1为本发明光路结构示意图；
[0021]图2为周期极化晶体温控装置结构示意图；
[0022]图3为激光增益晶体风冷散热装置结构示意图；
[0023]其中:LD半导体泵浦源1、光纤耦合系统2、激光增益晶体3、腔内聚焦透镜4、周期极化晶体5、L型支撑架6、多维调节台7、四氟乙烯保温箱8、加热炉9。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0025]如图1所示的本发明的光路结构示意图:包括LD半导体泵浦源1、光纤耦合系统2、激光增益晶体3、风冷散热装置、晶体温控炉、镀膜腔镜和周期极化晶体5 ;镀膜腔镜构成内腔OPO可调谐中红外激光器的谐振腔；所述镀膜腔镜包括前腔镜平面镜M1、腔内聚焦透镜4、0P0前腔镜平镜M2和后腔镜M3 ;所述LD半导体泵浦源I产生的光源经过光纤耦合系统2耦合输出，沿光纤耦合系统2的耦合光源输出方向顺序平行设置前腔镜平面镜Ml、激光增益晶体3、腔内聚焦透镜4、OPO前腔镜平镜M2、周期极化晶体5和后腔镜M3 ;所述前腔镜平面镜Ml和OPO前腔镜平