一种高功率近红外激光泵浦的中红外激光源的制作方法

本实用新型涉及一种中红外激光源，尤其涉及一种高功率近红外激光泵浦的中红外激光源。

背景技术：

中红外激光源在民用领域和军事领域都有极其重要的应用价值。由于某些气体分子(如甲烷、一氧化碳及二氧化氮等)的振动光谱与中波红外波段存在重叠区域，使得中红外激光源在大气遥感以及工业污染检测等应用中发挥着重要作用。另外，中红外激光源在光电对抗等军事应用方面也扮演着十分重要的角色。

光参量振荡器是中红外激光源的关键组成部分，是一种利用非线性晶体的混频特性实现光频率转换的器件。一束光子频率为ωp的泵浦光入射到非线性晶体中，会产生两种光子频率为ωs和ωi的光波输出，且满足ωp＝ωs+ωi，在光参量振荡腔中，由产生两种光波中的一种或两种光波谐振，从而形成两种光子频率ωs和ωi的激光输出，分别称为信号光和闲频光。

准相位匹配技术(QPM)即通过对晶体非线性极化率进行周期性调制来补偿折射率色散造成的相位失配。与双折射相位匹配方式相比，准相位匹配不受波矢和偏振方向的限制，因而具有无走离影响、在晶体全部通光范围内均能实现匹配以及能利用晶体最大非线性系数等诸多优点。近几年，随准相位匹配技术的迅速发展和周期性极化性铌酸锂(PPLN)的发展，1μm激光泵浦PPLN光参量振荡器获得中红外激光成为研究热点。

获得高功率中红外激光输出的关键在于，其泵浦光具有高功率，窄脉宽，高光束质量等特点。高功率1μm激光的获得，通常采用激光振荡加功率放大方式，但在激光功率放大的同时，激光的光束质量往往会恶化，因此，输出激光的高功率特性和高光束质量特性很难兼得。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中光参量振荡器泵浦光高功率和高光束质量很难兼得的缺陷，提供一种高功率近红外激光泵浦的中红外激光源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种高功率近红外激光泵浦的中红外激光源，包括激光振荡器，第一激光放大器、第二激光放大器和光参量振荡器，所述激光振荡器产生的激光进入第一激光放大器放大后，进入第二激光放大器进行放大后进入光参量振荡器输出所需中红外激光；

一种高功率近红外激光泵浦的中红外激光源，其特征在于，包括激光振荡器，第一激光放大器，第二激光放大器和光参量振荡器，所述激光振荡器产生的激光进入第一激光放大器放大后，再进入第二激光放大器进行放大后进入光参量振荡器输出所需中红外激光；

所述激光振荡器采用半导体激光双端泵浦U型热稳腔结构；

所述第一激光放大器、第二激光放大器采用半导体激光双端泵浦方式，并级联构成两级放大结构；

所述光参量振荡器为泵浦光双程利用的直腔结构。

接上述技术方案，所述激光振荡器包括全反镜、调Q装置、第一激光晶体、第一45°折转镜、第二45°折转镜、第一输出镜以及第一激光泵浦源和第二激光泵浦源，所述第一激光泵浦源、所述第一45°折转镜、所述第二激光泵浦源、所述第二45°折转镜的光轴与所述第一激光晶体光轴共线，且所述第一激光泵浦源、所述第一45°折转镜与所述第二激光泵浦源、所述第二45°折转镜关于所述第一激光晶体镜像对称。

接上述技术方案，所述第一激光放大器包括第三45°折转镜、第四45°折转镜、第二激光晶体以及第三激光泵浦源和第四激光泵浦源，所述第三激光泵浦源、所述第三45°折转镜、所述第四激光泵浦源、所述第四45°折转镜的光轴与所述第二激光晶体光轴共线，且所述第三激光泵浦源、所述第三45°折转镜与所述第四激光泵浦源、所述第四45°折转镜关于所述第二激光晶体旋转对称设置。

接上述技术方案，所述第二激光放大器包括第五45°折转镜、第六45°折转镜、第三激光晶体以及第五激光泵浦源和第六激光泵浦源，所述第五激光泵浦源，所述第五45°折转镜、所述第六激光泵浦源、所述第六45°折转镜的光轴与所述第三激光晶体光轴共线，且所述第五激光泵浦源、所述第五45°折转镜与所述第六激光泵浦源、所述第六45°折转镜关于所述第三激光晶体旋转对称设置。

接上述技术方案，所述光参量振荡器包括第七45°折转镜、输入镜、频率转换晶体、第二输出镜和分束镜，所述第七45°折转镜将高功率1.06μm激光入射输入镜后进入频率转换晶体，经所述频率转换晶体生成信号光和闲频光分离后入射第二输出镜后入射分束镜，经所述分束镜输出中红外激光。

接上述技术方案，所述第一激光泵浦源，第二激光泵浦源，第三激光泵浦源，第四激光泵浦源，第五激光泵浦源，第六激光泵浦源为808nm激光泵浦源，其出射的泵浦光由光学系统聚焦到激光晶体内部，所述中红外激光源输出激光波长为1.06μm。

接上述技术方案，所述第一激光晶体，第二激光晶体，第三激光晶体，采用同一种的激光晶体，为Nd:YVO4或Nd:GdYVO4。

接上述技术方案，所述第二输出镜对1.06μm泵浦光高反，所述频率转换晶体为周期极化晶体铌酸锂。

接上述技术方案，所述第一激光晶体、第二激光晶体、第三激光晶体的c轴与所述频率转换晶体的c轴一致安装。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的高功率近红外激光泵浦的中红外激光源，采用半导体激光双端泵浦U型热稳定腔构成的1.06μm激光振荡器，在一定范围内，晶体热透镜对激光输出稳定性影响较小，提高激光输出稳定性；采用两级双端泵浦激光放大器放大激光功率，缓解激光晶体热透镜效应，获得具有高光束质量的高功率1.06μm泵浦光；光参量振荡器输出镜对泵浦激光高反，采用频率转换晶体对泵浦光双程吸收方式，充分利用泵浦激光，提高光参量振荡器转换效率，结构简单，可靠性高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的光路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的高功率近红外激光泵浦的中红外激光源，包括激光振荡器10，第一激光放大器20、第二激光放大器30和光参量振荡器40，所述激光振荡器10产生的激光进入第一激光放大器20放大后，进入第二激光放大器30进行放大后进入光参量振荡器40输出所需中红外激光。

激光振荡器10采用半导体激光双端泵浦U型热稳腔结构，在一定范围内，晶体热透镜对激光输出稳定性影响较小，提高激光输出稳定性；包括全反镜17、调Q装置16、第一激光晶体15、第一45°折转镜13、第二45°折转镜14、第一输出镜18以及第一激光泵浦源11和第二激光泵浦源12，调Q装置16为声光Q开关或电光Q开关，第一激光泵浦源11、第一45°折转镜13、第二激光泵浦源12、第二45°折转镜14的光轴与第一激光晶体15的光轴共线，且第一激光泵浦源11、第一45°折转镜13与第二激光泵浦源12、第二45°折转镜14关于第一激光晶体15镜像设置。

第一激光放大器20、第二激光放大器30采用半导体激光双端泵浦方式，并级联构成两级放大结构，缓解激光晶体热透镜效应，获得具有高光束质量的高功率1.06μm泵浦光；第一激光放大器20包括第三45°折转镜23、第四45°折转镜24、第二激光晶体25以及第三激光泵浦源21和第四激光泵浦源22，第三激光泵浦源21、第三45°折转镜23、第四激光泵浦源22、第四45°折转镜24的光轴与第二激光晶体25的光轴共线，且第三激光泵浦源21、第三45°折转镜23与第四激光泵浦源22、第四45°折转镜24关于第二激光晶体25旋转对称设置。

第二激光放大器30包括第五45°折转镜33、第六45°折转镜34、第三激光晶体35以及第五激光泵浦源31和第六激光泵浦源32，第五激光泵浦源31、第五45°折转镜33、第六激光泵浦源32、第六45°折转镜34的光轴与第三激光晶体35的光轴共线，且第五激光泵浦源31、第五45°折转镜33与第六激光泵浦源32、第六45°折转镜34关于第三激光晶体35旋转对称设置。

光参量振荡器40采用直腔结构，由第七45°折转镜41、输入镜43、频率转换晶体45、第二输出镜44和分束镜42组成，第七45°折转镜41将高功率1.06μm激光入射输入镜43后进入频率转换晶体45，经频率转换晶体45生成信号光和闲频光分离后入射第二输出镜44后入射分束镜42，经分束镜42输出中红外激光，结构简单，可靠性高。

进一步地，第一激光泵浦源11，第二激光泵浦源12，第三激光泵浦源21，第四激光泵浦源22，第五激光泵浦源31，第六激光泵浦源32为808nm激光泵浦源，其出射的泵浦光由光学系统聚焦到激光晶体内部，所述中红外激光源输出激光波长为1.06μm。

进一步地，第一激光晶体15，第二激光晶体25，第三激光晶体35，采用同一种的激光晶体，为Nd:YVO4或Nd:GdYVO4。

进一步地，第二输出镜44对1.06μm泵浦光高反，频率转换晶体45为周期极化晶体铌酸锂，对泵浦光双程吸收方式，充分利用泵浦激光，提高光参量振荡器转换效率。

进一步地，第一激光晶体15、第二激光晶体25、第三激光晶体35的c轴与所述频率转换晶体45的c轴一致安装，满足偏振匹配条件。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。