单频红外激光光源宽幅连续调谐装置的制造方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
本发明涉及一种单频红外激光光源宽幅连续调谐装置。
[0002]【背景技术】:
2128-4800nm的光源处于分子指纹波段，如H2S、SO2、⑶、HF、⑶2等很多气体在此波段具有强烈的吸收峰，因此基于中红外激光的吸收光谱技术可实现气体种类、浓度等信息的高灵敏度探测，在环境监测领域具有广阔的应用前景，也可广泛应用于光谱分析和医学检测等领域
但是现有此波段中红外可调谐激光光源输出的激光谱线宽度相对较宽，无法满足某些在此波段有很强吸收的气体种类识别和浓度信息探测，特别是气体吸收峰和水分子吸收峰有大面积重叠或者两种气体的吸收峰之间有大面积重叠的情况下，不能把某种气体分辨出来，也不能对气体的浓度信息进行高灵敏度的探测，所以无法对这些气体的浓度信息进行高灵敏度的探测。
[0003]图2所示为水分子的吸收图形。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种单频红外激光光源宽幅连续调谐装置。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，其组成包括:与同一平面垂直的光纤激光器、保偏光纤、聚焦耦合系统、第一谐振腔镜、非线性晶体、第二谐振腔镜、滤光片、第三谐振腔镜、调节标准具和第四谐振腔镜；
光纤激光器、保偏光纤、聚焦耦合系统、第一谐振腔镜、非线性晶体、第二谐振腔镜和滤光片的依次排列设置，构成第一列光路，光纤激光器、聚焦耦合系统、第一谐振腔镜、非线性晶体、第二谐振腔镜和滤光片的中心在同一主光轴上；
第三谐振腔镜、调节标准具和第四谐振腔镜依次排列设置，构成第二列光路，第三谐振腔镜、调节标准具和第四谐振腔镜的中心在同一主光轴上；
两列光路的主光轴平行；
第三谐振腔镜、调节标准具和第四谐振腔镜位于第一谐振腔镜至第二谐振腔镜段路径的一侧，第三谐振腔镜承接第二谐振腔镜的反射光线并将光线反射给调节标准具和第四谐振腔镜，最终第四谐振腔镜将光线反射给第一谐振腔镜；
其中，第一谐振腔镜和第二谐振腔镜的凹面相对设置且两个凹面的切面与光轴之间所成夹角都为20°，第一谐振腔镜和第二谐振腔镜的平面相背设置；
滤光片所在平面与主光轴夹角小于90° ;
第三谐振腔镜和第四谐振腔镜所在平面夹角为30-45°
本发明的有益效果:
1.本发明设置了 MgO:PPLN型非线性晶体，通过非线性作用产生波长为1430-2128nm的信号光和2128-4800nm的闲频光，从MgO: PPLN型非线性晶体的另一个端面通过，此时通过改变晶体的周期可以粗略调节波长，在确定的周期内调节温控炉的温度可以精细调节波长。
[0006]2.从MgO: PPLN型非线性晶体出来的信号光和闲频光从经过第二列光路反射到第一谐振腔镜，同时反射到第四谐振腔镜处的闲频光(2128-4800nm)透过第四谐振腔镜输出。通过调节标准具使某一特定纵膜输出，进而压缩MgO: PPLN型非线性晶体光学参量振荡器输出激光波长的线宽。
[0007]3.本发明能够实现2130-4800nm宽幅调谐连续波单频激光输出的操作，进而实现在此波长为内任意波长连续波单频激光输出。且具有可操作性强，调节出的激光光源的谱线宽度可以接近0.0Olnm0
[0008]【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明【背景技术】涉及的水分子的吸收图形。
[0009]【具体实施方式】:
【具体实施方式】一:
本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，如图1所示，其组成包括:与同一平面垂直的光纤激光器1、保偏光纤2、聚焦耦合系统3、第一谐振腔镜4、非线性晶体5、第二谐振腔镜6、滤光片7、第三谐振腔镜8、调节标准具9和第四谐振腔镜10;将上述多种光学镜安装至外壳体内制成容易携带、稳定的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，则令上述多种光学镜与外壳体的底面垂直;其中，
光纤激光器1、保偏光纤2、聚焦耦合系统3、第一谐振腔镜4、非线性晶体5、第二谐振腔镜6和滤光片7的依次排列设置，构成第一列光路，光纤激光器1、聚焦耦合系统3、第一谐振腔镜4、非线性晶体5、第二谐振腔镜6和滤光片7的中心在同一主光轴上；
第三谐振腔镜8、调节标准具9和第四谐振腔镜10依次排列设置，构成第二列光路，第三谐振腔镜8、调节标准具9和第四谐振腔镜10的中心在同一主光轴上；
两列光路的主光轴平行；
第三谐振腔镜8、调节标准具9和第四谐振腔镜10位于第一谐振腔镜4至第二谐振腔镜6段路径的一侧，第三谐振腔镜8承接第二谐振腔镜6的反射光线并将光线反射给调节标准具9和第四谐振腔镜10，最终第四谐振腔镜10将光线反射给第一谐振腔镜4;
其中，第一谐振腔镜4和第二谐振腔镜6的凹面相对设置且两个凹面的切面与光轴之间所成夹角都为20°，第一谐振腔镜4和第二谐振腔镜6的平面相背设置；
滤光片7所在平面与主光轴夹角小于90° ;
第三谐振腔镜8和第四谐振腔镜10所在平面夹角为30-45°。
[0010]【具体实施方式】二:
与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，所述光纤激光器I的输出波长为1064nm、谱线宽度为0.1MHz、光束质量因子〈1.1，此光纤激光器I通过保偏光纤2线偏振光输出；用于做2130-4800nm宽幅调谐单频连续波光学参量振荡器激光光源的种子光。
[0011]【具体实施方式】三:
与【具体实施方式】一或二不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，所述聚焦耦合系统3由焦距为25mm的平凸透镜作为准直镜、焦距为50mm的平凸透镜作为聚焦镜;把从单频激光器I经过保偏光纤2输出的1064nm激光聚焦到非线性晶体5的端面上。
[0012]【具体实施方式】四:
与【具体实施方式】三不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，所述非线性晶体5上还夹有温控炉;通过选择周期可以粗略选择波长，通过调节温控炉的温度可以精细地选择输出波长。温控炉温度范围为25° C-200° C，控制精度0.1°C。
[0013]【具体实施方式】五:
与【具体实施方式】一、二或四不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，所述非线性晶体5采用非线性晶体MgO = PPLN 5，长度为50mm、宽度为8.6mm、厚度为1mm，通光面的端面面积为8.6mm X 1mm，增透膜两个端面分别镀有:
反射率〈0.5%、厚度为1064nm的膜，并镀有反射率〈1%、厚度为1430-2128nm的膜，并镀有反射率〈5%、厚度为2128-4800nm的膜；，
非线性晶体MgO:PPLN 5晶体有28.5，29，29.5, 30，30.5, 31，31.5μπι 七个周期。
[0014]【具体实施方式】六:
与【具体实施方式】五不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，第一谐振腔镜4、第二谐振腔镜6、第三谐振腔镜8和第四谐振腔镜10构成2130-4800nm宽幅调谐单频光学参量振荡器激光光源的谐振腔，为四镜环形腔;其中第一谐振腔镜4和第二谐振腔镜6为平凹镜，20°双面镀有1064nm高透过率，20°凹面镀有1430-2128和2128-4800nm的反射率〈5%;第三谐振腔镜8为平平镜，20°单面镀有1430-2128和2128-4800nm的反射率〈5%;第四谐振腔镜10为平平镜，20°单面镀有1430-2128反射率〈5%，20°双面镀有2128_4800nm高透率。环形腔增加单频光学参量振荡器激光光源的稳定性，提高输出激光的光束质量。
[0015]【具体实施方式】七:
与【具体实施方式】五不同的是，本实施方式的单频红外激光光源宽幅连续调谐装置，所述调节标准具9选为厚度为0.lmm、0.2mm或0.5mm的石英玻璃片中的一种，放在光学参量振荡器谐振腔内，调节标准具