一种3微米波段固体激光器泵浦的硒镓钡光参量振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，属于高能量中红外激光技术领域。
【背景技术】
[0002]中红外4-15微米波段激光在生物医疗、光谱学、大气探测、光电对抗等领域有着重要的应用。在生物医疗领域，该波段的光源是研究蛋白质折叠动力学、生物分子识别、高精度微创手术、激光雷达探测等的重要工具。同时，利用该波段激光对各气体分子的特征吸收谱线，还能将其用于痕量气体检测、大气探测及呼出气体的医疗诊断。但是目前该波段的激光主要是通过自由电子激光器和量子级联激光器产生，该类激光器庞大的体积或昂贵的价格限制了它的广泛应用。利用光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,ΟΡΟ)产生中红外激光因其结构紧凑、成本低、调谐宽、输出能量较大等优点而被广泛采用。但目前存在非线性晶体易损伤、转换效率低、输出能量小、光束质量差、波长调谐范围小等不足。
【发明内容】
[0003]本发明技术解决问题:克服现有技术的不足，提供一种3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，以解决目前转换效率低、输出能量小等问题。
[0004]本发明技术解决方案:一种3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，包括作为光参量振荡器0Ρ0栗浦源的固体激光器、光学隔离器、0Ρ0谐振腔、BaGa4Se7晶体和滤光片，0Ρ0谐振腔由输入镜和输出镜构成；沿固体激光器输出的栗浦光方向依次放置光学隔离器、输入镜、BaGa4Se7晶体、输出镜和滤光片；所述输入镜、输出镜和BaGa4Se7晶体的通光面均相互平行，且各通光面垂直于固体激光器的输出光束；固体激光器输出的栗浦光通过光学隔离器后，进入到0Ρ0谐振腔的输入镜，再入射到BaGa4Se7晶体后产生两个波长的参量光，产生的参量光在0Ρ0腔内振荡从而使能量放大，从输出镜输出激光，再通过滤波片滤除剩余的栗浦光和不需要的波长，保留所需的激光波长。
[0005]所述固体激光器能够产生纳秒脉冲的调Q激光输出，输出波长2.7-3微米波段，输出激光偏振态为线偏振，脉冲宽度10-300ns，重复频率1-1OOkHz。
[0006]所述固体激光器输出的偏振方向垂直于光束传播方向和BaGa4Se7晶体光轴构成的平面，通过在该平面内旋转BaGa4Se7晶体改变其光轴与入射光束的夹角，能够实现输出波长的调谐，获得4-15微米波段内任意波长激光输出。
[0007]所述固体激光器激光的增益介质采用掺Er的增益介质，包括Er:YAG、Er:YLF,Er:YSGG^ Cr, Er:YSGG 等。
[0008]所述光学隔离器端面镀有3微米波段增透膜。
[0009]所述0P0谐振腔的输入镜和输出镜镀有介质膜，输入镜镀有3微米波段增透膜、4-15微米高反射膜(大于等于99% );输出镜镀有3-15微米波段镀有反射率1_99%反射膜。
[0010]所述OPO谐振腔可以采用一个波长谐振的单谐振方式，也可以采用两个波长同时振荡的双谐振方式。光参量转换会产生两个波长的激光，单谐振振荡时，输出镜对产生的参量激光的其中一个波长具有一定反射率，另一个波长完全透射；双谐振振荡时，输出镜对产生的参量激光的两个都具有一定的反射率。
[0011]所述非线性晶体采用BaGa4Se7晶体，在1-15微米范围的高透过率(大于等于98% )，以及高达557Mff/cm2 (测试激光为波长1064nm，脉宽5ns)的损伤阈值，使其能够承受更高的激光能量，在长波获得更大能量的输出。
[0012]所述固体激光器能够产生纳秒脉冲的调Q激光输出，输出波长2.7-3微米波段，输出激光偏振态为线偏振，脉冲宽度10-300ns，重复频率1-1OOkHz。
[0013]所述滤光片镀有3-6微米波段45°全反射膜，6-15微米45°增透膜，用于滤除剩余的栗浦光和不需要的激光波长，保留所需的激光波长，也可根据实际需要调整镀膜的参数。
[0014]本发明与现有技术相比的优点在于:光参量上转换过程会产生两种不同波长的激光，长波长的称为闲频光，短波长的称为信号光。通常获得长波的激光输出是人们更需要的。理论上，栗浦源的激光波长与光参量输出波长越接近，光子能量的转换效率就越高，本发明提出采用3微米波段的固体激光器作为栗浦源，首先转换效率约为采用普通I微米波长激光的3倍；其次，固体激光器直接栗浦，避免了采用级联OPO的转换，具有更高的光束质量。本发明提出采用一种光学性能优异的BaGa4Se^a0体作为OPO的非线性晶体，该晶体具有高的损伤阈值，能够承受更高的栗浦能量而获得更大的输出能量，宽的透光范围可以获得更宽光谱范围的激光输出。特别是对于8-15微米的激光输出，本发明在上述方面具有更大的优势。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的一种基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
[0017]如图1所示，本发明由OPO栗浦源的3微米波段固体激光器1、光学隔离器2、输入镜3、BaGa4Se7晶体4、输出镜5和滤光片6构成，输入镜3和输出镜5构成OPO的谐振腔。沿栗浦源激光器I输出激光方向依次放置输入镜3、BaGa4Se7晶体4、输出镜5，所述输入输出镜和BaGa4Se^ae体通光面均相互平行，且各通光面垂直于栗浦源激光器I输出光束。
[0018]栗浦源激光器I输出的栗浦光通过光学隔离器2后，进入到输入镜3和输出镜5构成的OPO谐振腔，入射到BaGa4Se7晶体4后产生两个波长的参量光。栗浦光束的偏振方向垂直于光束传播方向和BaGa4Se7晶体光轴构成的平面，通过在该平面内旋转BaGa 4Se^aB体4改变其光轴与入射光束的夹角，可以实现输出波长的调谐，获得4-15微米波段内任意波长激光输出。产生的参量光在OPO谐振腔内振荡从而使能量放大，从输出镜5输出激光，再通过滤光片6滤除剩余的栗浦光和不需要的波长，保留所需的长波的激光波长。
[0019]提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:包括作为光参量振荡器OPO栗浦源的固体激光器、光学隔离器、OPO谐振腔、BaGa4Se^ae体和滤光片，OPO谐振腔由输入镜和输出镜构成；沿固体激光器输出的栗浦光方向依次放置光学隔离器、输入镜、BaGa4Se7晶体、输出镜和滤光片；所述输入镜、输出镜和BaGa #7晶体的通光面均相互平行，且各通光面垂直于固体激光器的输出光束；固体激光器输出的栗浦光通过光学隔离器后，进入到OPO谐振腔的输入镜，再入射到BaGa4Se7晶体后产生两个波长的参量光，产生的参量光在OPO腔内振荡从而使能量放大，从输出镜输出激光，再通过滤波片滤除剩余的栗浦光和不需要的波长，保留所需的激光波长。2.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述固体激光器能够产生纳秒脉冲的调Q激光输出，输出波长2.7-3微米波段，输出激光偏振态为线偏振，脉冲宽度10-300ns，重复频率1-lOOkHz。3.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述固体激光器输出的偏振方向垂直于光束传播方向和BaGa4Se7晶体光轴构成的平面，通过在该平面内旋转BaGa4Se7晶体改变其光轴与入射光束的夹角，能够实现输出波长的调谐，获得4-15微米波段内任意波长激光输出。4.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述固体激光器激光的增益介质采用掺Er的增益介质，包括Er:YAG、Er:YLF,Er:YSGG^ Cr, Er:YSGG05.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述光学隔离器端面镀有3微米波段增透膜。6.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述OPO谐振腔的输入镜和输出镜镀有介质膜，输入镜镀有3微米波段增透膜、4-15微米大于等于99%高反射膜；输出镜镀有3-15微米波段镀有反射率1-99%反射膜。7.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述OPO谐振腔采用一个波长谐振的单谐振方式，或采用两个波长同时振荡的双谐振方式。8.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述8&6晶体，在1-15微米范围的高透过率，以及高达557MW/cm2的损伤阈值，能够承受更高的激光能量，在长波获得更大能量的输出。9.根据权利要求1所述的3微米波段固体激光器栗浦的砸镓钡光参量振荡器，其特征在于:所述滤光片镀有3-6微米波段45°全反射膜，6-15微米45°增透膜。
【专利摘要】本发明涉及一种3微米波段固体激光器泵浦的硒镓钡光参量振荡器，包括作为光参量振荡器泵浦源的固体激光器、光学隔离器、OPO谐振腔、BaGa4Se7晶体和滤光片，OPO谐振腔由输入镜和输出镜构成；沿固体激光器输出的泵浦光方向依次放置光学隔离器、输入镜、BaGa4Se7晶体、输出镜和滤光片；所述输入镜、输出镜和BaGa4Se7晶体的通光面均相互平行，且各通光面垂直于固体激光器的输出光束。本发明解决了目前非线性晶体易损伤、转换效率低、输出能量小等问题。
【IPC分类】H01S3/094, H01S3/16
【公开号】CN105226491
【申请号】CN201510733912
【发明人】王礼, 姚吉勇, 邢廷伦, 胡舒武, 程庭清, 吴先友, 江海河, 吴以成
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院, 中国科学院理化技术研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月29日