一种中长波红外的拉曼激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中长波红外的拉曼激光器，所述拉曼激光器包括：种子源发出波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光，泵浦光经光隔离器、光束整形器之后进入金刚石拉曼振荡器；通过受激拉曼散射产生波长>3μm的一阶Stokes光，并在金刚石拉曼振荡器处实现Stokes光的放大和输出。本实用新型专利技术提高了中长波红外激光的转换效率和输出功率。转换效率和输出功率。转换效率和输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种中长波红外的拉曼激光器


[0001]本技术涉及激光器领域，尤其涉及一种中长波红外的拉曼激光器。

技术介绍

[0002]由于大气成分的吸收，红外辐射在大气中透过的3个“窗口”分别是：近红外(1-3μm)、中红外(3-5μm)、远红外(8-12.1μm)，其中3-5μm和8-12.1μm两个波段，具有较好的大气传播性，以及在海平面上较低的分子吸收系数和气悬物散射系数，因此该波段激光可以大大增加有效作用距离。上述波段的中长波红外相干光源，在军事领域(如红外制导、红外预警、红外对抗、红外通信等)和民用领域(如红外激光诊疗、遥感、红外光谱学等)都具有非常重要的应用价值一直受到各国政府和科研人员的广泛关注。
[0003]随着军事上红外追踪、制导武器的作用距离越来越长，以及红外自动制导导弹的持续装备，激光在定向红外对抗技术系统(directed infrared counter-measure,DIRCM)上的应用得以快速发展，并且逐渐成为光电对抗
的研究热点。目前，用于红外成像制导的探测器大多数工作在3-5μm和8-12.1μm波段，因此对于发展机载激光DIRCM来说，当务之急是研制可靠的激光器。3-5μm和8-12.1μm激光及应用技术既给我们提供了重大机遇，同时又给我们带来了挑战。
[0004]中长波红外光的束腰半径通常不容易聚焦到很小尺寸，但是束腰半径尺寸越小，激光能量密度越大，泵浦阈值越低，光-光转换效率越高，输出中长波红外光的功率越大。申请人设计过一款中长波红外的拉曼激光器，不过没有考虑到这个问题，导致最终输出的中长波红外光的功率很低，经过测试实验发现：中红外光经过耦合输入镜汇聚到金刚石的光斑面积过大，导致了能量密度过小，泵浦阈值很高，光-光效率较低的问题。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种中长波红外的拉曼激光器，本技术提高了中长波红外激光的转换效率和输出功率，详见下文描述：
[0006]一种中长波红外的拉曼激光器，所述拉曼激光器包括：
[0007]种子源发出波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光，泵浦光经光隔离器、光束整形器后进入金刚石拉曼振荡器；
[0008]通过受激拉曼散射产生波长>3μm的一阶Stokes光，并在金刚石拉曼振荡器处实现Stokes光的放大和输出。
[0009]一种选择方式，所述种子源为连续光、准连续光或脉冲运转。
[0010]进一步地，所述光隔离器用于单向传输泵浦光。
[0011]一种选择方式，光束整形器由两个凸透镜组成，两个凸透镜的通光面均镀有对>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜。
[0012]其中，所述金刚石拉曼振荡器包括：
[0013]第一入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对
Stokes光高反射的宽带介质膜；
[0014]第一凸透镜：通光面镀有对波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜；
[0015]第一拉曼晶体：入射面镀有同时对泵浦光和Stokes光增透的宽带介质膜，输出面镀有对泵浦光高反射的宽带介质膜以及对Stokes光增透的宽带介质膜。
[0016]另一种选择方式，所述金刚石拉曼振荡器包括：
[0017]第二入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对Stokes光高反射的宽带介质；
[0018]第二凸透镜：通光面镀有对波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜；
[0019]第二拉曼晶体：镀有同时对泵浦光和Stokes光增透的宽带介质膜；
[0020]第一输出镜：凹面镀有对Stokes光部分透射的宽带介质膜，平面镀有对Stokes光高透的宽带介质膜。
[0021]另一种选择方式，所述金刚石拉曼振荡器包括：
[0022]第三入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对Stokes光高反射的宽带介质膜；
[0023]第三凸透镜：通光面镀有对波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜；
[0024]第三拉曼晶体：两端切割角度θ＝arctan(n0)，n0为折射率，输出面镀有对泵浦光高反射的宽带介质膜。
[0025]另一种选择方式，所述金刚石拉曼振荡器包括：
[0026]第四入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对Stokes光高反射的宽带介质膜；
[0027]第四凸透镜：通光面镀有对波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜；
[0028]第四拉曼晶体：两端切割角度θ＝arctan(n0)，n0为折射率；
[0029]第二输出镜：凹面镀有对Stokes光部分透射的宽带介质膜，平面镀有对Stokes光高透的宽带介质膜。
[0030]进一步地，所述拉曼激光器还包括：二向色镜，所述二向色镜为带通二向色镜、或长通二向色镜。
[0031]本技术提供的技术方案的有益效果是：
[0032]1、该激光器首次提出用>2.1μm中红外种子源作为泵浦源对金刚石拉曼振荡器进行泵浦，获得波长为>3μm中长波红外激光输出；
[0033]2、利用金刚石作为拉曼增益介质可以有效克服传统材料拉曼增益系数低、光谱透过范围窄、低性能差的问题，进而实现高功率的长波红外激光输出；
[0034]3、该金刚石拉曼振荡器结构简单且紧凑，可以实现小型化并应用于工业和军事装备，在红外光电对抗、差分雷达、激光主动成像雷达等领域具有重要的应用价值。
附图说明
[0035]图1为小型化中长波红外激光器的结构示意图；
[0036]图2为光束整形器的结构示意图；
[0037]图3为金刚石拉曼振荡器的第一结构示意图；
[0038]图4为金刚石拉曼振荡器的第二结构示意图；
[0039]图5为金刚石拉曼振荡器的第三结构示意图；
[0040]图6为金刚石拉曼振荡器的第四结构示意图。
[0041]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0042]1：种子源；
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2：光隔离器；
[0043]3：光束整形器；
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4：金刚石拉曼振荡器；
[0044]5：二向色镜。
[0045]其中，
[0046]3-1：第一凸透镜；
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3-2：第二凸透镜；
[0047]4-1：第一入射镜；
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4-2：第一聚焦透镜；
[0048]4-3：第一拉曼晶体；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述拉曼激光器包括：种子源发出波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光，泵浦光经光隔离器、光束整形器后进入金刚石拉曼振荡器；通过受激拉曼散射产生波长>3μm的一阶Stokes光，并在金刚石拉曼振荡器处实现Stokes光的放大和输出。2.根据权利要求1所述的一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述种子源为连续光、准连续光或脉冲运转。3.根据权利要求1所述的一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述光隔离器用于单向传输泵浦光。4.根据权利要求1所述的一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述光束整形器由两个凸透镜组成，两个凸透镜的通光面均镀有对>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜。5.根据权利要求1所述的一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述金刚石拉曼振荡器包括：第一入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对Stokes光高反射的宽带介质膜；第一凸透镜：通光面镀有对波长>2.1μm范围的线性偏振泵浦光增透的宽带介质膜；第一拉曼晶体：入射面镀有同时对泵浦光和Stokes光增透的宽带介质膜，输出面镀有对泵浦光高反射的宽带介质膜以及对Stokes光增透的宽带介质膜。6.根据权利要求1所述的一种中长波红外的拉曼激光器，其特征在于，所述金刚石拉曼振荡器包括：第二入射镜：平面镀有对泵浦光增透的宽带介质膜，凹面镀有对泵浦光增透、对Stokes光高反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，赵臣，杨学宗，齐瑶瑶，丁洁，王雨雷，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：