单频中红外激光光源制造技术

本发明专利技术涉及一种单频中红外激光光源，包括1064nm模块、1550nm模块、光参量转换模块和探测反馈模块，1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号光，进入光参量转换模块差频处理后，输出3.4μm中红外激光，探测反馈模块接收光参量转换模块输出信号，并将从中分解出的638nm红光作为检测信号，其余3.4μm中红外激光过滤输出，探测反馈模块将638nm红光的功率变化值作为反馈信号，反馈信号返回1064nm模块和1550nm模块中的泵浦源，调整1064nm模块和1550nm模块输出功率，保证探测反馈模块输出的3.4μm中红外激光稳定。能获得稳定的中红外单频激光输出；光源调整反映快；实现宽带可调的中红外输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光技术，特别涉及一种稳定输出的单频中红外激光光源。
技术介绍
中红外激光在大气中的透过率高，损耗小，可以运用于星地之间的卫星通讯。由于传输距离远，对光源光束的质量要求非常高。而目前的光学参量装置均为固态激光装置系统或者空间光路耦合系统，与实用化尚有较大距离。
技术实现思路
本专利技术是针对中红外激光运用要求高无法实际运用的问题，提出了单频中红外激光光源，是一种具有输出功率检测及反馈控制能力的单频中红外激光光源，使中红外激光可以长期连续稳定输出。本专利技术的技术方案为：一种单频中红外激光光源，包括1064nm模块、1550nm模块、光参量转换模块和探测反馈模块，1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号光，进入光参量转换模块差频处理后，输出3.4μm中红外激光，探测反馈模块接收光参量转换模块输出信号，并将从中分解出的638nm红光作为检测信号，其余3.4μm中红外激光过滤输出，探测反馈模块将638nm红光的功率变化值作为反馈信号，反馈信号返回1064nm模块和1550nm模块中的泵浦源，调整1064nm模块和1550nm模块输出功率，保证探测反馈模块输出的3.4μm中红外激光稳定。所述1064nm模块包括：单频窄线宽1064nm光源、分束器、泵浦源、波分复用器、掺镱增益光纤、隔离器、两个高功率泵浦源和合束器，单频窄线宽1064nm光源输出1064nm种子光>先经过分束器将种子光4:6分束，功率大的光进入波分复用器与泵浦源产生的泵光合并后再经过第一掺镱增益光纤放大，再通过隔离器获得1064nm光，经过合束器与两个高功率泵浦源产生的泵光合并，合并后光通过第二掺镱增益光纤放大后进入光参量转换模块。所述1550nm模块包括：单频窄线宽1550nm光源、分束器、泵浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、隔离器、两个高功率泵浦源和合束器，单频窄线宽1550nm光源输出1550nm种子光先经过分束器将种子光4:6分束，功率大的光进入波分复用器与泵浦源产生的泵光合并后再经过第三掺镱增益光纤放大，再通过隔离器获得1550nm光，经过合束器与两个高功率泵浦源产生的泵光合并，合并后光通过第四掺镱增益光纤放大后进入光参量转换模块。所述反馈信号返回1064nm模块和1550nm模块中的泵浦源，为与分束器连接的泵浦源和两个高功率泵浦中的任意一个。所述光参量转换模块包括：高功率波分复用器、PPLN加热模块、凹面高反镜M4、滤光片和准直镜，其中PPLN加热模块包括聚焦镜和PPLN晶体，1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号光通过高功率波分复用器合并后，依次经过聚焦镜和PPLN晶体加热后差频产生3.4μm的中红外光，同时还有1064nm、1550nm和1064nm的倍频效应产生532nm光，再通过凹面高反镜M4滤除1064nm和1550nm光。所述光参量转换模块输出的532nm光和3.4μm的中红外光，先经过探测反馈模块中的高反镜反射分离出638nm光进行检测，透射光依次通过滤光片、高透3μm准直镜进一步过滤中红外激光，滤出532nm光，获得的3.4μm中红外激光。所述1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号光功率比例为5:3。本专利技术的有益效果在于：本专利技术单频中红外激光光源，能获得稳定的中红外单频激光输出；光源调整反映快；实现宽带可调的中红外输出。附图说明图1为本专利技术单频中红外激光光源原理图；图2为本专利技术单频中红外激光光源结构示意图。具体实施方式如图1所示单频中红外激光光源原理图，一种稳定输出的单频中红外激光光源。包括1064nm模块100、1550nm模块200、光参量转换模块300和探测反馈模块400。1064nm模块100输出的1064nm泵浦光和1550nm模块200输出的1550nm信号光，进入光参量转换模块300差频处理后，输出3.4μm中红外激光，探测反馈模块接收光参量转换模块300输出信号，分解输出的638nm红光作为检测信号，其余3.4μm中红外激光过滤输出，探测反馈模块将638nm红光的功率变化值作为反馈信号，反馈信号返回1064nm模块和1550nm模块中的泵浦源，调整1064nm模块和1550nm模块输出功率，保证探测反馈模块输出的3.4μm中红外激光稳定。1064nm泵浦光和1550nm信号光在差频产生3.4μm中红外激光的同时，还会产生1064nm的倍频效应产生532nm的绿光，以及532nm与3.4μm中红外差频效应产生638nm的红光。该级联参量过程如下所示：ω=c/λ（c为光速，λ波长，ω为相应波长的重复频率）ω3.4μm=ω1064nm-ω1550nmω532nm=2×ω1064nmω638nm=ω532nm-ω3.4μmω638nm=2×ω1064nm-ω1064nm+ω1550nm得：ω1064nm+ω1550nm=ω638nmω1064nm-ω1550nm=ω3.4μm可知，1064nm与1550nm光差频获得3.4μm中红外激光，638nm光也能反映1064nm与1550nm光的稳定性，即638nm光的稳定性能反映中红外激光的稳定性。由于直接实时监测中红外激光的功率十分困难，本专利技术是通过监测PPLN晶体中产生的638nm的稳定性而间接监测中红外的稳定性。在638nm激光进入稳定出光状态时，将此时光电二极管检测到的功率设定为初始值。当638nm的功率波动时，可以通过光电二极管所检测到的实时值的大小与初始值比较。如图2所示单频中红外激光光源结构示意图，1064nm模块100包括：单频窄线宽1064nm光源101、分束器102、泵浦源103、波分复用器104、掺镱的PMYSF-Hi增益光纤105（保偏双包层）、隔离器106、高功率泵浦源107和108、合束器109、掺镱的PLMA-YDF增益光纤110（保偏双包层）。1550nm模块200包括：单频窄线宽1550nm光源201、分束器202、泵浦源203、波分复用器204、掺铒的增益光纤205（保偏双包层）、隔离器206、高功率泵浦源207和208、合束器209、掺铒的增益光纤210（保偏双包层）。光参量转换模块300包括：PM-HWDM高功率波分复用器301、PPLN加热模块302（包括聚焦镜303和PPLN晶体304）、凹面高反镜M4（高透3.4μm，高反1550nm，高反1064nm）305。探测反馈模块400包括：高反600nm透镜401、滤光片402、高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单频中红外激光光源，其特征在于，包括1064nm模块、1550nm模块、光参量转换模块和探测反馈模块，1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号光，进入光参量转换模块差频处理后，输出3.4μm中红外激光，探测反馈模块接收光参量转换模块输出信号，并将从中分解出的638nm红光作为检测信号，其余3.4μm中红外激光过滤输出，探测反馈模块将638nm红光的功率变化值作为反馈信号，反馈信号返回1064nm模块和1550nm模块中的泵浦源，调整1064nm模块和1550nm模块输出功率，保证探测反馈模块输出的3.4μm中红外激光稳定。

【技术特征摘要】
1.一种单频中红外激光光源，其特征在于，包括1064nm模块、1550nm模块、光参量转换
模块和探测反馈模块，1064nm模块输出的1064nm泵浦光和1550nm模块输出的1550nm信号
光，进入光参量转换模块差频处理后，输出3.4μm中红外激光，探测反馈模块接收光参量转
换模块输出信号，并将从中分解出的638nm红光作为检测信号，其余3.4μm中红外激光过滤
输出，探测反馈模块将638nm红光的功率变化值作为反馈信号，反馈信号返回1064nm模块和
1550nm模块中的泵浦源，调整1064nm模块和1550nm模块输出功率，保证探测反馈模块输出
的3.4μm中红外激光稳定。
2.根据权利要求1所述单频中红外激光光源，其特征在于，所述1064nm模块包括：单频
窄线宽1064nm光源、分束器、泵浦源、波分复用器、掺镱增益光纤、隔离器、两个高功率泵浦
源和合束器，单频窄线宽1064nm光源输出1064nm种子光先经过分束器将种子光4:6分束，功
率大的光进入波分复用器与泵浦源产生的泵光合并后再经过第一掺镱增益光纤放大，再通
过隔离器获得1064nm光，经过合束器与两个高功率泵浦源产生的泵光合并，合并后光通过
第二掺镱增益光纤放大后进入光参量转换模块。
3.根据权利要求1所述单频中红外激光光源，其特征在于，所述1550nm模块包括：单频
窄线宽1550nm光源、分束器、泵浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、隔离器、两个高功率泵浦
源和合束器，单频窄线宽1550nm光源输出1550nm种子光先经过分束器将种子光4:6分束，功
率大的光进入波分复...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝强，朱国申，杨松，曾和平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31