中红外激光光源

本发明涉及光学仪器中的激光领域，特别涉及中红外激光光源。

背景技术：

1、中红外波段（4μm-12μm）脉冲激光（中红外脉冲激光）在大气探测、光谱分析、科研以及军事等领域有着广泛的应用。相关技术中常利用两个激光器（例如半导体激光器）产生中红外波段脉冲激光，但是这种方法并不能实现4μm-12μm波段中任意波长的中红外激光的产生，并且激光器的造价较高，不利于大规模利用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种中红外激光光源，包括：

2、泵浦光产生模块，适用于产生第一目标泵浦激光和第二目标泵浦激光，第一目标泵浦激光和第二目标泵浦激光为脉冲激光；

3、光学参量振荡模块，包括：

4、谐振腔，谐振腔包括第一非线性晶体，基于第一非线性晶体的非线性光学效应，第一目标泵浦激光在谐振腔中产生相干叠加的信号光和相干叠加的闲频光，第一目标泵浦激光的频率等于信号光的频率与闲频光的频率之和；

5、差频生成模块，包括：

6、第二非线性晶体，基于差频效应使第二目标泵浦激光和信号光发生差频，得到中红外脉冲激光；

7、检测控制模块，适用于根据闲频光的波长对第一非线性晶体的光轴的方向进行反馈调节，改变谐振腔中产生的信号光的波长，进而改变中红外脉冲激光的波长；

8、其中，第二目标泵浦激光的波长小于信号光和闲频光的波长。

9、根据本发明的实施例，谐振腔还包括第一反射镜和第二反射镜，第一目标泵浦激光经第一反射镜和第二反射镜的反射在谐振腔往返，并多次穿过第一非线性晶体以在谐振腔中产生信号光和闲频光。

10、根据本发明的实施例，第一目标泵浦激光包括多个连续的光脉冲；

11、谐振腔还包括：

12、全息光栅，适用于使目标光脉冲发生衍射，目标光脉冲选自多个连续的光脉冲中的一个；

13、第一目标泵浦激光经第一反射镜和第二反射镜的反射在谐振腔往返，并多次穿过第一非线性晶体以在谐振腔中产生信号光和闲频光包括：

14、目标光脉冲的零阶衍射光穿过第一非线性晶体，在第一非线性晶体的作用下，目标光脉冲的零阶衍射光的一部分产生具有第一频率的第一激光和具有第一频率的第二激光；

15、第一反射镜将第一激光、第二激光以及目标光脉冲的零阶衍射光的另一部分反射至第一非线性晶体，在闲频光和信号光的作用下，目标光脉冲的零阶衍射光的另一部分穿过第一非线性晶体后，产生与第一激光频率相同的第三激光以及与第二激光频率相同的第四激光；第一激光，第二激光，第三激光和第四激光作为返回光；返回光在全息光栅上发生衍射，返回光的零阶衍射光中具有第一频率的激光作为信号光，具有第二频率的激光作为闲频光；返回光的一阶衍射光作为种子光，种子光被第二反射镜反射至全息光栅后，在谐振腔的各部分之间往返，以引导后续进入谐振腔的光脉冲产生闲频光和信号光。

16、根据本发明的实施例，第一目标泵浦激光和第二目标泵浦激光均为具有第一偏振方向的线偏振激光；

17、泵浦光产生模块包括：

18、nd:yag激光器，适用于产生第一初始泵浦激光和第二初始泵浦激光；

19、第一偏振单元，用于选择第一初始泵浦激光中具有第一偏振方向的激光；

20、光斑控制单元，适用于对第一偏振单元输出的激光的光斑进行缩小，得到第一目标泵浦激光；

21、第二偏振单元，适用于选择第二初始泵浦激光中具有第一偏振方向的激光，得到第二目标泵浦激光。

22、根据本发明的实施例，第一非线性晶体位于电动旋转位移台上，

23、检测控制模块包括：

24、控制器，适用于根据闲频光的波长驱动电动旋转位移台旋转以调节第一非线性晶体的光轴方向。

25、根据本发明的实施例，光学参量振荡器模块还包括：

26、第一双色镜，适用于改变第一目标泵浦激光的方向，方向发生改变后的第一目标泵浦激光入射至全息光栅上；第一双色镜还适用透射闲频光和信号光。

27、根据本发明的实施例，在光学参量振荡器模块和检测控制模块之间还设置有：

28、长波通滤光片，适用于分离光学参量振荡器模块输出的闲频光和信号光。

29、根据本发明的实施例，检测控制模块包括：

30、取样镜，适用于对闲频光进行采样，得到闲频光样品；

31、波长计，适用于根据闲频光样品得到闲频光的波长。

32、根据本发明的实施例，第一非线性晶体的尺寸大于第一目标泵浦激光的光斑。

33、根据本发明实施例的中红外激光光源，基于第一非线性晶体的非线性转化条件使第一目标泵浦激光产生相干叠加的信号光和相干叠加的闲频光，使信号光与第二泵浦激光差频实现中红外激光的产生。根据本发明实施例的中红外激光光源，能够实现4μm-12μm任意波长的中红外激光的产生，本发明实施例得到的中红外脉冲激光的带宽较宽。

技术特征：

1.一种中红外激光光源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的中红外激光光源，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的中红外激光光源，其特征在于，所述第一目标泵浦激光包括多个连续的光脉冲；

4.根据权利要求1-3任一项所述的中红外激光光源，其特征在于，

5.根据权利要求1-3任一项所述的中红外激光光源，其特征在于，所述第一非线性晶体位于电动旋转位移台上，

6.根据权利要求3所述的中红外激光光源，其特征在于，所述光学参量振荡器模块还包括：

7.根据权利要求1所述的中红外激光光源，其特征在于，在所述光学参量振荡器模块和所述检测控制模块之间还设置有：

8.根据权利要求1所述的中红外激光光源，其特征在于，所述检测控制模块包括：

9.根据权利要求1所述的中红外激光光源，其特征在于，

技术总结
一种中红外激光光源，包括泵浦光产生模块，适用于产生第一目标泵浦激光和第二目标泵浦激光，第一目标泵浦激光和第二目标泵浦激光为脉冲激光；光学参量振荡模块，包括：谐振腔，谐振腔包括第一非线性晶体，基于第一非线性晶体的非线性光学效应，第一目标泵浦激光在谐振腔中产生相干叠加的信号光和相干叠加的闲频光，第一目标泵浦激光的频率等于信号光的频率与闲频光的频率之和；差频生成模块，包括：第二非线性晶体，基于差频效应使第二目标泵浦激光和信号光发生差频，得到中红外脉冲激光；检测控制模块，适用于根据闲频光的波长对第一非线性晶体的光轴的方向进行反馈调节，改变谐振腔中产生的信号光的波长，进而改变中红外脉冲激光的波长。

技术研发人员：赵东锋,王兆峰,顾洁琼,李振振,陈旸
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8