技术领域
本发明涉及中红外光学参量振荡技术。
背景技术：
中红外波段激光受气体分子吸收和悬浮物散射的影响小，对雾、烟尘等具有较强的穿透力，而且在大气中的衰减较弱，因此在光谱测量、遥感、环保和光通信领域具有很高的应用价值。获得中红外激光输出最常用、最有效的手段是利用光学参量振荡器(OPO)对2μm波段激光进行频率下转换。为了降低光学参量振荡器的起振阈值，一般采用线性谐振腔结构。使用此结构，为了避免反馈泵浦光对泵浦激光器产生不良影响，一般在泵浦光路内插入一个光学隔离器，同时谐振腔轴线与泵浦光路成一定的角度。若要实现高效率(一般来说，效率达到40％左右即认为是高效率)，则光束质量变差，M2值大于5。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有中红外光学参量振荡器在高效率的情况下输出激光的光束质量差的问题。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器包括泵浦激光器1、耦合系统2、输入镜3、非线性晶体4、反射镜I5、反射镜II6和输出镜7，所述输入镜3、反射镜I5、反射镜II6和输出镜7构成中红外光学参量振荡器的环形谐振腔，耦合系统2位于泵浦激光器1与输入镜3之间，所述耦合系统2的中心轴线与泵浦激光器1的出光方向重合，非线性晶体4位于输入镜3与反射镜I5之间；
泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为中红外激光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜I5透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的中红外激光以45度入射角入射至反射镜I5，经反射镜I5反射的中红外激光以45度入射角入射至反射镜II6，经反射镜II6反射的中红外激光以45度入射角入射至输出镜7，经输出镜7反射的中红外激光以45度入射角入射至输入镜3、并在环形谐振腔内继续振荡。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的泵浦激光器1的输出激光的波长为2μm波段。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2μm高透且中红外光高反膜。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的反射镜I5的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜I5的另一面镀2μm高透膜。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的反射镜II6的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜II6的另一面镀2μm高透膜。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的输出镜7朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜7的另一面镀有中红外光高透膜。
本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的非线性晶体4采用ZnGeP2(ZGP)晶体。
本发明述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的ZnGeP2(ZGP)晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜。
本发明述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的ZnGeP2(ZGP)晶体的切割角为55度。
本发明述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的ZnGeP2(ZGP)晶体采用第一类相位匹配方式。
本发明述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器采用四镜环形谐振腔结构增加了谐振腔长度，能够在保持高效率的情况下抑制高阶横模的产生，光束质量因子M2值小于3。
附图说明
图1是本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器包括泵浦激光器1、耦合系统2、输入镜3、非线性晶体4、反射镜I5、反射镜II6和输出镜7，所述输入镜3、反射镜I5、反射镜II6和输出镜7构成中红外光学参量振荡器的环形谐振腔，耦合系统2位于泵浦激光器1与输入镜3之间，所述耦合系统2的中心轴线与泵浦激光器1的出光方向重合，非线性晶体4位于输入镜3与反射镜I5之间；
泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为中红外激光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜I5透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的中红外激光以45度入射角入射至反射镜I5，经反射镜I5反射的中红外激光以45度入射角入射至反射镜II6，经反射镜II6反射的中红外激光以45度入射角入射至输出镜7，经输出镜7反射的中红外激光以45度入射角入射至输入镜3、并在环形谐振腔内继续振荡。
环形谐振腔使得腔长增大，能够在保证高效率的同进抑制高阶横模的产生，改善输出激光的光束质量。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述泵浦激光器1的输出激光的波长为2μm波段。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2μm高透且中红外光高反膜。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述反射镜I5的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜I5的另一面镀2μm高透膜。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述反射镜II6的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜II6的另一面镀2μm高透膜。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述输出镜7朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜7的另一面镀有中红外光高透膜。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述非线性晶体4采用ZnGeP2(ZGP)晶体。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式七所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述ZnGeP2(ZGP)晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式七所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述ZnGeP2(ZGP)晶体的切割角为55度。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式七所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器的区别在于，所述ZnGeP2(ZGP)晶体采用第一类相位匹配方式。
工作原理
泵浦激光器1发出波长为2μm波段的泵浦激光，所述泵浦激光经过耦合系统2后进入环形谐振腔，所述泵浦激光在环形谐振腔内依次经过非线性晶体4和反射镜I5后透射到环形谐振腔外，非线性晶体4在泵浦激光的作用下产生中红外激光，所述中红外激光依次经反射镜I5、反射镜II6、输出镜7和输入镜3反射，在环形谐振腔内振荡，中红外激光每次到达输出镜7时，50％的中红外激光经输出镜7反射，剩余50％的中红外激光经输出镜7透射到环形谐振腔外。
以Ho:LuAG激光器为例说明本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器，泵浦激光器1采用输出波长为2.1μm的Ho:LuAG激光器，当泵浦激光功率为14.6W时，环形谐振腔输出的中红外激光功率为5.5W，所述中红外激的光束质量因子M2值小于3。