一种准确测量最佳泵浦功率密度的光参量振荡系统及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是激光器应用技术，尤其是一种准确测量最佳栗浦功率密度的光参量振荡系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002]3_5μπι的中红外激光广泛应用于光电对抗、大气监测、分子光谱学、激光医疗等国防、科研及民用领域。近年来随着应用领域的不断扩展和深入，高效率、高功率的中红外固体激光器发展前景越来越广阔。得益于二极管栗浦的固体激光器技术进步和成熟，以及非线性晶体质量提升，基于频率变换的光参量振荡器(OPO)是产生高效率、高功率中红外激光的有效途径之一。
[0003]由于受到本征量子效率的限制，通过OPO产生的中红外激光的量子效率由栗浦激光波长和中红外激光波长共同决定，等于波长的反比。而提高栗浦激光转换为近红外信号光和中红外闲频光的总体效率，有利于提升中红外激光最终的效率，减小非线性晶体的热积累和损伤几率，进而提升中红外激光输出功率，因此转换效率是OPO最核心的参数指标之
O
[0004]理论计算表明，在平面波模型下，栗浦功率密度约2.5倍阈值时，转换效率最高可以达到100%，而在高斯波模型下，栗浦功率密度约6.5倍阈值时，转换效率最高可以达到70%。当栗浦功率密度超过最佳阈值倍数时，转换效率下降，参量过程由近红外信号光与中红外闲频光和频为栗浦光。如果能够准确测量OPO最佳栗浦功率密度，将有利于栗浦激光与OPO匹配参数的优化设计，调整栗浦激光功率、光斑大小和形态、重复频率和脉冲宽度等参数，从而达到最佳栗浦功率密度，实现OPO的高效率运转。
[0005]在现有技术中，基于固体激光器栗浦的OPO功率加载方式通常是，逐步加载激光二极管(LD)功率，从而提升固体激光器的栗浦功率，进而达到提升OPO输出功率的目的，物理机理是功率的逐级加载和转换。但是随着LD功率的增加，栗浦激光器输出功率提升的同时，其光束质量、光斑分布、脉冲宽度、发散角等特征参数均发生改变，这是现有技术所存在的不足之处。其栗浦功率密度的变化不再由栗浦功率唯一确定，而受到多种因素的影响，这将影响OPO最佳栗浦功率的判断。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种准确测量最佳栗浦功率密度的光参量振荡系统的使用方法的技术方案，该方案对现有固体激光器栗浦的OPO功率加载方式进行改进，在光束质量、光斑分布、脉冲宽度、发散角等特征参数不发生改变的基础上，通过对栗浦光偏振的控制，从而对其栗浦功率进行调制，进而准确测量OPO系统最佳的栗浦功率密度。
[0007]本方案是通过如下技术措施来实现的: 一种准确测量最佳栗浦功率密度的光参量振荡系统，包括有栗浦激光器、第一偏振片、1/4波片、功率计、第二偏振片和光参量振荡器;栗浦激光器发射的栗浦激光依次经过第一偏振片、1/4波片、第二偏振片后射入光参量振荡器;所述1/4波片能够旋转。
[0008]作为本方案的优选:栗浦激光经过第二偏振片后，被反射的激光射入功率计。
[0009]作为本方案的优选:栗浦激光器为LD栗浦的固体激光器，能够选用棒状的固体激光器、块状的固体激光器、光纤激光器、以及固体放大器，输出波长选用常规的Ιμπι或1.3μπι或1.9μηι或2.0μηι。
[0010]作为本方案的优选:栗浦激光器的出光功率为理论估算的出光阈值的10倍。
[0011 ] 一种准确测量最佳栗浦功率密度的光参量振荡系统的使用方法，维持栗浦激光的光束质量、光斑分布、脉冲宽度、发散角参数不变，旋转1/4波片，读取功率计上的栗浦功率，从而测算出栗浦功率密度。
[0012]作为本方案的优选:旋转1/4波片使入射到光参量振荡器的功率实现从零到最大栗浦功率的调节，栗浦功率密度具有较大的动态调整范围。
[0013]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知:
(I)在OPO最佳栗浦功率密度的研究过程中，固定栗浦激光器的输出功率，通过旋转1/4波片，调整入射OPO的栗浦功率，以达到栗浦功率是OPO系统中栗浦功率密度的唯一变量，从而避免了 LD电流逐步加载过程中光束质量、光斑分布、脉冲宽度、发散角等特征参数对栗浦功率密度的影响。
[0014](2)在本发明中，仅通过旋转1/4波片，达到准确调控OPO中栗浦功率密度的目的，其光路不发生任何变化，不需要额外调节光路，为实验研究过程中提供了方便。
[0015](3)在本发明中，栗浦功率密度的调制方法具有较大的动态范围。与通常LD电流逐步加载的方式相比，低电流的LD可能由于脉冲宽度等因素，影响了OPO系统的正常出光，高电流的LD可能由于光斑分布和发散角等因素，影响了 OPO系统的转换效率，甚至引起非线性晶体的损伤，不具有较大的动态调整范围。
[0016](4)在本发明中，所提供的准确测量最佳栗浦功率密度的光参量振荡器在非线性频率变换领域(不局限于光参量振荡器，还包括和频、差频、倍频等非线性频率变换技术)具有一定的普适性，适用于各种非线性晶体和谐振腔结构，以及各种类型的栗浦激光器。
[0017]由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
【附图说明】
[0018]图1为本发明【具体实施方式】的结构示意图。
[0019]图中，I为栗浦激光器，2为第一偏振片，3为1/4波片，4为功率计，5为第二偏振片，6为光参量振荡器。
【具体实施方式】
[0020]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0021]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0022]本方案中，固体栗浦激光器I由LD、增益介质、调Q器件、偏振控制、谐振腔等常规光学元件组成；而光参量振荡器系统6由栗浦光斑耦合系统、非线性晶体、谐振腔等常规光学元件组成;第一偏振片2和第二偏振片5为同一器件，对于特定入射角的偏振光进行选择。
[0023]【具体实施方式】一:
固体栗浦激光器I采用光纤耦合输出的SOSnmLD端面栗浦Nd掺杂的增益晶体，在折叠型的谐振腔中获得调Q和线偏振的1.064μπι输出。在腔内通过声光Q开关实现脉冲调制，