高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器制造技术

技术编号:15100682 阅读:110 留言:0更新日期:2017-04-08 04:01
本实用新型专利技术公开一种高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,包括:泵浦激光器、呈环形腔的谐振腔;泵浦激光器产生的泵浦光,由输入镜进入谐振腔,经第一反射镜发射到光学参量振荡器非线性晶体转换,输出信号光、闲频光和剩余泵浦光,剩余泵浦光经第二反射镜、第三反射镜后输出;信号光经第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、光学参量振荡器-倍频非线性晶体、输出镜反射到输入镜进入谐振腔继续振荡;闲频光经第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、光学参量振荡器-倍频非线性晶体,转换成宽波段可见光激光经输出镜输出。本实用新型专利技术采用单频400nm-540nm激光作为泵浦源,环形腔作为谐振腔,提高输出功率,改善光束质量,减小线宽。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及医疗保健设备和生物医学领域,更具体地说,本实用新型涉及一种高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器
技术介绍
可调谐相干光源在医学诊断与治疗、激光测距、非线性光学、大气环境检测以及光谱测量等诸多领域都具有重要的应用前景。可调谐激光器目前常用的是掺钛蓝宝石激光器、染料激光器、色心激光器以及光学参量振荡器等。其中掺钛蓝宝石激光器的可调谐波长范围达到650-1100nm。475-630nm波段只有染料激光器能达到,但染料激光器很难实现窄线宽单频运转。还有一些其他的固体和气体激光器如掺钕激光器、氦氖激光器、光纤激光器和CO2激光器等,它们的波长是离散的或者可调谐波长范围很小。OPO(OpticalParametricOscillator,光学参量振荡器),在调谐范围和输出功率方面均优于掺钛蓝宝石激光器和染料激光器,特别是近年来一些新型而高效率的非线性晶体的出现和发展,使得光参量振荡器成为目前世界上调谐范围最宽的一种固体激光器,是获得宽波段可调谐、高相干辐射光源和新波段激光的重要途径,弥补了普通激光器及其频率变换只能输出某些特定波长激光的缺陷,并且具有结构紧凑,使用方便以及功率高,能够产生从紫外到红外的激光辐射等特点。因此对于实现可见光宽波段的可调谐输出,一般采用光学参量振荡器技术。光学参量振荡器是利用非线性晶体的混频特性来实现频率变换的器件。由门雷-罗威关系可知,在差频过程中,每湮没一个光子,同时要产生两个低频光子,在此过程中这两个低频光波获得增益。以二阶非线性光学效应为基础的光学参量振荡技术可以将激光向低频范围扩展,产生可调谐的相干辐射。光学参量振荡效应是以泵浦光提供增益,非线性晶体作为参量转换的媒介,把能量耦合给信号光并使其得到放大,同时产生一个新的伴生光——闲频光。在参量振荡过程中,参量光(信号光)不需要由外部提供,可以由噪声(自发辐射)起振充当,在谐振腔中利用泵浦光得到增益,克服损耗后形成振荡并获得输出。因此,将非线性晶体放入相应的谐振腔中,只要输入高频泵浦光,就可以使背景辐射中的信号光和闲频光同时得到放大。光学参量振荡器从出现到现在,成果丰硕。人们对脉冲、锁模和连续运转方式的OPO进行了大量的研究,但是由于连续波泵浦的OPO相对于脉冲、锁模运转方式的OPO具有更高的阈值,这就要求其泵浦光可以提供较高的泵浦功率,非线性晶体要有更大的非线性系数,所以连续波OPO的发展一直比较缓慢。Kumar等人于2011年通过OPO采用输出功率达到几十瓦的高功率单频激光器作为泵浦源,实现了一种高功率单谐振OPO。泵浦功率为28.6W时OPO的总输出功率达到了17.5W,转换效率达到61%,其中信号光功率为9.8W,闲频光功率为7.7W。2011年,山西大学的刘春春等人报导一个基于PPKTP晶体的高效率连续宽调谐单频双共振光学参量振荡器,泵浦端为526.5nm倍频Nd:YLF激光器,该OPO阈值为30mW,在390mW的泵浦功率下,可以产生156mW(0.8μm)信号光和89mW(1.5μm)闲频光近红外输出。但总体来看,目前连续波OPO技术能实现的连续调谐波长范围还比较小,特别是多集中在近红外波段,对于可见光波段激光输出的研究成果还比较少。同时光束质量不够好,激光线宽较宽,输出功率也不够高。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处,本技术提供一种高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,采用单频400nm-540nm激光作为泵浦源,环形腔作为谐振腔,使得在提高输出功率的同时,改善光束质量,减小线宽。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点,本技术通过以下技术方案实现:本技术所述的高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,包括:泵浦源,其包括产生单频泵浦光的泵浦激光器;谐振腔,其呈环形腔,所述谐振腔包括位于所述泵浦激光器输出端的输入镜、第一反射镜、光学参量振荡器非线性晶体、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、光学参量振荡器-倍频非线性晶体、输出镜;其中,所述泵浦激光器产生的泵浦光,由所述输入镜进入所述谐振腔,经所述第一反射镜发射到所述光学参量振荡器非线性晶体转换,输出宽波段可调谐的近红外激光和剩余泵浦光,所述宽波段可调谐的近红外激光包括信号光和闲频光;所述剩余泵浦光经所述第二反射镜、所述第三反射镜透射后输出;所述信号光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,所述光学参量振荡器-倍频非线性晶体透射、所述输出镜反射到所述输入镜进入所述谐振腔继续振荡;所述闲频光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,所述光学参量振荡器-倍频非线性晶体透射,转换成宽波段可见光激光,经输出镜输出。优选的是,所述谐振腔为六镜环形腔。优选的是,所述泵浦激光器是输出波长400nm-540nm单频激光的光纤激光器或半导体激光器或固体激光器。优选的是,所述泵浦激光器是输出中心波长532nm、功率大于10W的单频激光的光纤激光器或半导体激光器或固体激光器。优选的是,所述宽波段可见光激光是波长为500nm-780nm的高功率窄线宽的连续波可见激光。优选的是,所述输入镜是平面镜,朝向所述泵浦激光器的镜面镀有400nm-540nm增透膜,另一镜面镀有400nm-540nm增透膜且近红外高反膜;所述输出镜是平凹镜,朝向所述谐振腔内侧的镜面镀有780nm-1000nm高反且1000nm-1560nm部分透射膜及500nm-780nm增透膜,另一镜面镀有近红外增透膜且500nm-780nm增透膜。优选的是,所述光学参量振荡器非线性晶体的两个通光面镀有400nm-540nm增透膜且近红外增透膜;所述光学参量振荡器-倍频非线性晶体的两个通光面镀有500nm-780nm增透膜且近红外增透膜。优选的是,所述第一反射镜是平凹镜,朝向所述输入镜的镜面镀有400nm-540nm高反膜且近红外高反膜;所述第二反射镜是平凹镜,朝向所述谐振腔内侧的镜面镀有400nm-540nm部分透射且近红外高反膜;所述第三反射镜是平面镜,朝向所述谐振腔内侧的镜面镀有400nm-540nm部分透射且近红外高反膜;所述第四反射镜是平凹镜,朝向所述谐振腔内侧的镜面镀有近红外高反膜。优选的是,还包括位于所述泵浦激光器和所述输入端之间的光束耦合系统,所述光束耦合系统包括光隔离器和耦合透镜。本技术至少包括本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,其特征在于,包括:泵浦源,其包括产生单频泵浦光的泵浦激光器;谐振腔,其呈环形腔,所述谐振腔包括位于所述泵浦激光器输出端的输入镜、第一反射镜、光学参量振荡器非线性晶体、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、光学参量振荡器‑倍频非线性晶体、输出镜;其中,所述泵浦激光器产生的泵浦光,由所述输入镜进入所述谐振腔,经所述第一反射镜发射到所述光学参量振荡器非线性晶体转换,输出宽波段可调谐的近红外激光和剩余泵浦光,所述宽波段可调谐的近红外激光包括信号光和闲频光;所述剩余泵浦光经所述第二反射镜、所述第三反射镜透射后输出;所述信号光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,所述光学参量振荡器‑倍频非线性晶体透射、所述输出镜反射到所述输入镜进入所述谐振腔继续振荡;所述闲频光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,所述光学参量振荡器‑倍频非线性晶体透射,转换成宽波段可见光激光,经输出镜输出。

【技术特征摘要】
1.一种高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,其特征在于,包
括:
泵浦源,其包括产生单频泵浦光的泵浦激光器;
谐振腔,其呈环形腔,所述谐振腔包括位于所述泵浦激光器输出端的输
入镜、第一反射镜、光学参量振荡器非线性晶体、第二反射镜、第三反射镜、
第四反射镜、光学参量振荡器-倍频非线性晶体、输出镜;
其中,所述泵浦激光器产生的泵浦光,由所述输入镜进入所述谐振腔,
经所述第一反射镜发射到所述光学参量振荡器非线性晶体转换,输出宽波段
可调谐的近红外激光和剩余泵浦光,所述宽波段可调谐的近红外激光包括信
号光和闲频光;
所述剩余泵浦光经所述第二反射镜、所述第三反射镜透射后输出;
所述信号光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,
所述光学参量振荡器-倍频非线性晶体透射、所述输出镜反射到所述输入镜进
入所述谐振腔继续振荡;
所述闲频光经所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第四反射镜反射,
所述光学参量振荡器-倍频非线性晶体透射,转换成宽波段可见光激光,经输
出镜输出。
2.如权利要求1所述的高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,
其特征在于,所述谐振腔为六镜环形腔。
3.如权利要求1所述的高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,
其特征在于,所述泵浦激光器是输出波长400nm-540nm单频激光的光纤激光
器或半导体激光器或固体激光器。
4.如权利要求3所述的高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,
其特征在于,所述泵浦激光器是输出中心波长532nm、功率大于10W的单频
激光的光纤激光器或半导体激光器或固体激光器。
5.如权利要求1所述的高功率窄线宽的连续波可见光光学参量振荡器,
其特征在于,所述宽...

【专利技术属性】
技术研发人员:姚文明马刚飞高静张龙田玉冰檀慧明陈建生杨建明鞠乔俊
申请(专利权)人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
类型:新型
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1