一种紧凑三腔镜中红外环形光参量振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光器技术，尤其是一种紧凑三腔镜中红外环形光参量振荡器。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，公知的技术是3-5 μπι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。随着应用领域的不断扩展和深入，具有一定功率水平、可调谐、小型化中红外固体激光器近年来备受关注。基于频率变换的光参量振荡器(OPO)是产生高功率、可调谐中红外激光的有效途径之一。
[0003]OPO系统主要由泵浦激光器、耦合隔离系统、非线性晶体和谐振腔镜组成。而OPO仅由非线性晶体和腔镜组成，其结构简单、紧凑，非常有利于向小型化方向发展。但是其泵浦激光器却相对复杂和庞大，难以与OPO集成实现整体小型化。随着I ym和2 ym光纤激光技术的发展，为中红外OPO的小型化提供了另一种思路，即将作为泵浦源的光纤激光器与OPO分离集成，从而实现OPO的小型化。
[0004]在直线腔OPO中，为了降低阈值、提高泵浦光的转换效率，输出镜通常对泵浦激光反射，使泵浦激光往返通过非线性晶体。然而为了防止回光对泵浦激光器的影响，则须在泵浦激光器和OPO之间加入隔离系统。这将增加OPO的重量和体积，以及系统的复杂性。特别地，当OPO处于简并波长附近时，直线腔OPO将存在严重的逆转换效应，降低泵浦光的转换效率。
[0005]为了减小逆转换效应，避免回光对泵浦激光的影响，提出了在小型化OPO中采用环形腔的设计思路。而小型化OPO对体积、重量和可靠性方面的提出了严格要求，常见的四腔镜环形腔(矩形或X型)并不完全适用，需要专门针对小型化进行优化设计，这是现有技术所存在的不足之处。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种紧凑三腔镜双波段中红外环形光参量振荡器的技术方案，该方案能够实现OPO小型化，减小了激光器的出光阈值，提高了转换效率，降低了环形腔的复杂度，提高了 OPO系统的可靠性，同时减小了 OPO系统的体积和重量。
[0007]本方案是通过如下技术措施来实现的:一种紧凑三腔镜中红外环形光参量振荡器，包括有作为OPO泵浦源的光纤激光器和OPO系统外壳，其特征是:0P0系统外壳内包括有泵浦耦合系统和OPO环形腔；泵浦耦合系统内设置有前耦合透镜和后耦合透镜；0P0环形腔内设置有OPO反射镜、OPO短波中红外输出镜、OPO长波中红外输出镜和非线性晶体；光纤激光器发出的激光束依次穿过前耦合透镜和后耦合透镜后进入OPO环形腔；激光束进入OPO环形腔后依次穿过OPO反射镜和非线性晶体后，射向OPO长波中红外输出镜；激光束中的长波红外光穿过OPO长波中红外输出镜射出OPO环形腔，激光束中的短波红外光经过OPO长波中红外输出镜反射到OPO短波中红外输出镜后射出OPO环形腔。
[0008]作为本方案的优选:前耦合透镜与后耦合透镜焦距之比为激光束的纤芯大小与期望腰斑大小之比。
[0009]作为本方案的优选:前耦合透镜与光纤激光器之间的距离等于前耦合透镜的焦距长度。
[0010]作为本方案的优选:前耦合透镜和后耦合透镜同轴放置，所述非线性晶体置于后耦合透镜的焦点位置。
[0011]作为本方案的优选:光纤激光器能够输出双波长或多波长脉冲激光。
[0012]作为本方案的优选:OPO长波中红外输出镜为平凹镜，且对长波红外光具有较高的透射率，对其他波长的红外光具有较高的反射率。
[0013]作为本方案的优选:OPO短波中红外输出镜为平凹镜，且对短波红外光具有较高的透射率，对其他波长的红外光具有较高的反射率。
[0014]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用两块短焦距的透镜组合，通过优化两块透镜的焦距和相对距离，将泵浦激光的光斑大小、束腰位置、发散角等在OPO环形腔中实现最佳匹配，而后实现模块化装夹，提高OPO系统的可靠性。采用三腔镜环形腔结构，减小逆转换效应，提高转换效率，避免隔离系统，减小OPO系统的体积。与四腔镜OPO环形腔相比，三腔镜OPO环形腔减小了激光器的出光阈值，提高了转换效率，降低了环形腔的复杂度，提高了 OPO系统的可靠性，同时减小了 OPO系统的体积和重量。OPO短波中红外输出镜与OPO长波中红外输出镜采用平凹镜，有效降低OPO出光阈值，提高OPO转换效率。通过设计OPO两个腔镜的镀膜参数，实现激光器从两个出口分别输出两种不同波长的中红外激光。
[0015]由此可见，本实用新型与现有技术相比，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】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图。
[0017]图中，I为光纤激光器，2为前耦合透镜，3为后耦合透镜，4为OPO环形腔，5为OPO短波中红外输出镜，6为OPO系统外壳，7为OPO长波中红外输出镜，8为非线性晶体，9为OPO全反镜，10为泵浦耦合系统，11为短波红外光，12为长波红外光。
【具体实施方式】
[0018]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个【具体实施方式】，并结合其附图，对本方案进行阐述。
[0019]紧凑三腔镜双波段中红外环形光参量振荡器包括:作为泵浦源的光纤激光器1，前耦合透镜2，后耦合透镜3，OPO短波中红外输出镜5，OPO长波中红外输出镜7，非线性晶体8，OPO全反镜9，泵浦耦合系统10，环形腔0P04，0P0系统外壳6。泵浦耦合系统10由前耦合透镜2，后耦合透镜3组成，它们的焦距和相对位置都经过严格设定，而且为了减小系统体积，泵浦耦合系统10的长度尽量减小。环形腔0P04由OPO短波中红外输出镜5，OPO全反镜9，OPO长波中红外输出镜7，非线性晶体8组成，OPO长波中红外输出镜7为45°放置，OPO长波中红外输出镜5和OPO反射镜9的相对位置和角度将根据具体的实施方式而进行调整。
[0020]【具体实施方式】一:
[0021]作为泵浦源的光纤激光器I采用2mm脉冲光纤激光器，重复频率为1-1OOkHz可调，脉冲宽度百纳秒级，采用保偏光纤实现线偏振输出，以达到OPO的相位匹配条件。
[0022]泵浦耦合系统10实现对光纤激光器输出的2mm脉冲激光进行准直和扩束，前耦合透镜2，后耦合透镜3双面均镀有2mm的增透膜。
[0023]环形腔0P05环形腔0P04中的非线性晶体8采用两块光轴方向相对放置的ZGP晶体(ZnGeP2，磷锗锌)，以补偿双折射相位匹配下的走离补偿，同时增加光参量转换的增益长度，降低出光阈值，提高转换效率。OPO全反镜9对2mm激光具有高透射率，对4mm附近的激光具有高反射率，成一定角度放置。OPO短波中红外输出镜5对4_附近的激光具有高反射率，对2_激光具有高透射率，成一定角度放置。OPO长波中红外输出镜7对2_激光具有高反射率，对4mm附近的激光具有部分反射率，成45度放置。通过调整OPO短波中红外输出镜5，OPO全反镜9的相对位置和角度，实现三腔镜环形腔OPO的高效运转。通过改变ZGP晶体的角度和工作温度，可以实现3~5mm波段的调谐。环形腔0P04输出的激光中包含OPO长波中红外输出镜7输出的光参量转