环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8μm激光光束产生装置的制造方法

文档序号:9398508阅读:357来源:国知局
环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8μm激光光束产生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高功率远红外8 μπι激光光束产生装置。
【背景技术】
[0002]长波红外8 μ m?12 μ m波段的激光是HgCdTe或GaAs/AlGaAs量子阱等红外焦平面探测器的波长响应范围,多数有毒碳氢化合物气体比如乙烷、丁烷、二氯苯等在8-12 μπι波段具有较强的吸收谱线。因此,这些特性使得8μπι?12μπι激光器在环境检测、激光红外定向干扰、差分吸收雷达等领域扮演着重要的角色。光学参量振荡器(OPO)有多种运转结构,包括直腔,三镜和四镜环形腔,空间环形腔等。直腔结构可以实现较低的阈值和较高的输出功率,但是光束质量较差,且对栗浦光有较大的反馈现象。

【发明内容】

[0003]本发明目的是为了解决现有直腔结构的光学参量振荡器的输出光束质量较差、对栗浦光有较大的反馈现象的问题,提供了一种基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置。
[0004]本发明所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置,它包括第一耦合透镜、第一平面镜、第二耦合透镜和ZnGeP2*学参量振荡器;
[0005]HoiYAG激光入射至第一耦合透镜,第一耦合透镜的透射光入射至第一平面镜,经过第一平面镜反射的反射光入射至第二耦合透镜,经过第二耦合透镜的透射光栗浦ZnGeP2光学参量振荡器;
[0006]ZnGeP2光学参量振荡器的震荡腔包括第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜、第五平面镜、21^#2晶体、第六平面镜和第七平面镜;
[0007]第二耦合透镜的透射光入射至第二平面镜,第二平面镜的透射光入射至ZnGeP^ae体,经过ZnGeP^a0体非线性转换后的激光入射至第五平面镜,第五平面镜的反射光入射至第四平面镜,第四平面镜的反射光入射至第三平面镜,第三平面镜的反射光入射至第二平面镜,第五平面镜的透射光入射至第六平面镜,第六平面镜的透射光入射至第七平面镜。
[0008]本发明的优点:本发明提出的环形腔结构能够实现较高光束质量和较高功率的激光输出。与短波单谐振相比,长波单谐振的结构阈值较高,但是输出激光的光束质量较好且晶体的损伤阈值较低。在众多常用的非线性转换晶体中,ZnGeP^a0体的非线性系数较大(75pm/V)和热导率较高(0.18ff/m.K),ZnGeP2_0P0是实现8 μ m?12 μ m非线性光学频率转换的有效方法。
[0009]本发明所述的基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置采用环形腔和长波单谐振技术,极大地降低了 OPO激光器的损伤阈值并改善了长波参量光的光束质量,使得长波8 μ m?12 μ m激光实现高光束质量高功率运转,并且整个激光系统结构紧凑、工作稳定性好,便于运载和操作。
【附图说明】
[0010]图1是本发明所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μπι激光光束产生装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述基于21^#2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μπι激光光束产生装置,它包括第一親合透镜1-1、第一平面镜2、第二親合透镜1-2和ZnGeP2*学参量振荡器;
[0012]Ho: YAG激光入射至第一耦合透镜1-1,第一耦合透镜1_1的透射光入射至第一平面镜2,经过第一平面镜2反射的反射光入射至第二耦合透镜1-2,经过第二耦合透镜1-2的透射光栗浦ZnGeP2*学参量振荡器;
[0013]ZnGeP2光学参量振荡器的振荡腔包括第二平面镜3_1、第三平面镜3_2、第四平面镜3_3、第五平面镜4、ZnGeP2晶体5、第六平面镜6和第七平面镜7 ;
[0014]第二耦合透镜1-2的透射光入射至第二平面镜3-1,第二平面镜3-1的透射光入射至2成#2晶体5,经过ZnGeP 2晶体5非线性转换后的激光入射至第五平面镜4,第五平面镜4的反射光入射至第四平面镜3-3,第四平面镜3-3的反射光入射至第三平面镜3-2,第三平面镜3-2的反射光入射至第二平面镜3-1,第五平面镜4的透射光入射至第六平面镜6,第六平面镜6的透射光入射至第七平面镜7。
[0015]本实施方式中,光学参量振荡器(OPO)产生的光经过第六平面镜6和第七平面镜7,将产生的8 μπι?12 μπι激光从2.1 μπι和2.8 μm激光中分离出来。
[0016]本实施方式中,利用1/2波片将2.1 μπι激光转换为水平偏振的脉冲激光栗浦21^#2晶体(5)获得8 μ m?12 μ m长波红外激光输出,
[0017]【具体实施方式】二:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式对实施方式作进一步说明,第二平面镜3-1、第三平面镜3-2、第四平面镜3-3和第五平面镜4均为45°平面镜,第二平面镜3-1、第三平面镜3-2和第四平面镜3-3表面镀2.1 μ m高透膜、8 μ m?12 μ m高反膜,第五平面镜4表面镀2.1 μπι高透膜、8 μπι?12 μπι部分透射膜。
[0018]本实施方式中,第五平面镜48 μπι?12 μm激光的透过率约为27%。
[0019]【具体实施方式】三:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式对实施方式作进一步说明,2成必晶体5端面镀2.1 μπι、8 μπι?12 μπι高增透膜,角度为51.5°,采用第一类相位匹配方式。
[0020]【具体实施方式】四:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式对实施方式作进一步说明,第六平面镜6为45°平面镜,表面镀2.1 μπι高反膜、8 μπι?12 μπι和2.8 μπι高透膜。
[0021]【具体实施方式】五:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式对实施方式作进一步说明,第七平面镜7为45°平面镜,表面镀2.8 μ m高反膜、8 μ m?12 μ m高透膜。
[0022]本发明中,Ho晶体选用Ho: YAG晶体,长度45mm,Ho3+掺杂浓度为0.8at.%。Ho激光器输出镜曲率半径为-300mm,2.1 μπι的透过率为70%,OPO输出镜对8_12 μπι透过率为27%。
[0023]采用上述参数,当向ZnGeP2光学参量振荡器注入2.1 μπι Ho:YAG栗浦激光83.9W时,获得了 5.1ff稳定的8 μ m?12 μ m远红外激光输出,2.1 μ m到8 μ m光的光转换效率达到6.1%,光束质量由大于7改变为小于2。
【主权项】
1.基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置,其特征在于,它包括第一親合透镜(1-1)、第一平面镜(2)、第二親合透镜(1-2)和ZnGeP2光学参量振荡器; Ho:YAG激光入射至第一耦合透镜(1-1),第一耦合透镜(1-1)的透射光入射至第一平面镜(2),经过第一平面镜(2)反射的反射光入射至第二耦合透镜(1-2),经过第二耦合透镜(1-2)的透射光栗浦ZnGeP2*学参量振荡器; ZnGeP2光学参量振荡器的振荡腔包括第二平面镜(3_1)、第三平面镜(3_2)、第四平面镜(3-3)、第五平面镜(4)、2成#2晶体(5)、第六平面镜(6)和第七平面镜(7); 第二耦合透镜(1-2)的透射光入射至第二平面镜(3-1),第二平面镜(3-1)的透射光入射至21^#2晶体(5),经过21^#2晶体(5)非线性转换后的激光入射至第五平面镜(4),第五平面镜(4)的反射光入射至第四平面镜(3-3),第四平面镜(3-3)的反射光入射至第三平面镜(3-2),第三平面镜(3-2)的反射光入射至第二平面镜(3-1),第五平面镜(4)的透射光入射至第六平面镜出),第六平面镜出)的透射光入射至第七平面镜(7)。2.根据权利要求1所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μπι激光光束产生装置,其特征在于,第二平面镜(3-1)、第三平面镜(3-2)、第四平面镜(3-3)和第五平面镜(4)均为45°平面镜,第二平面镜(3-1)、第三平面镜(3-2)和第四平面镜(3-3)表面镀2.1 μπι高透膜、8 μπι?12 μπι高反膜,第五平面镜(4)表面镀2.1 μπι高透膜、.8 μπι?12 μπι部分透射膜。3.根据权利要求1所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置,其特征在于,2成#2晶体(5)端面镀2.1 μπι、8 μπι?12 μπι高增透膜,角度为51.5°,采用第一类相位匹配方式。4.根据权利要求1所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置,其特征在于,第六平面镜(6)为45°平面镜,表面镀2.1 μ m高反膜、8 μ m?.12ym和2.8μηι高透膜。5.根据权利要求1所述基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8 μ m激光光束产生装置,其特征在于,第七平面镜(7)为45°平面镜,表面镀2.8 μπι高反膜、8 μπι?.12 μ m高透膜。
【专利摘要】基于ZnGeP2环形腔光学参量振荡器的高功率远红外8μm激光光束产生装置,涉及一种高功率远红外8μm激光光束产生装置,本发明为解决现有直腔结构的光学参量振荡器输出光束质量差、对泵浦光有较大反馈现象的问题。本发明Ho:YAG激光入射至第一耦合透镜,透射光入射至第一平面镜,反射光入射至第二耦合透镜,透射光泵浦ZnGeP2光学参量振荡器;第二耦合透镜的透射光入射至第二平面镜,透射光入射至ZnGeP2晶体,经过非线性转换后入射至第五平面镜,反射光入射至第四平面镜,反射光入射至第三平面镜,反射光入射至第二平面镜,第五平面镜的透射光入射至第六平面镜,透射光入射至第七平面镜。本发明用于激光系统。
【IPC分类】H01S3/081, H01S3/105
【公开号】CN105119137
【申请号】CN201510523292
【发明人】姚宝权, 申英杰, 戴通宇, 段小明, 鞠有伦, 王月珠
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月24日
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