一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器制造技术

本公开公开了一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器，包括：813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜、1084nm基频光全反镜，其中：激光器的直腔内从右至左依次放置有813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、极化晶体、伺服电机、中红外参量光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜；折形腔内放置有1084nm基频光全反镜，与第二45度分束镜的位置相对应，使得第二45度分束镜能够将入射光反射至1084nm基频光全反镜。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器
本专利技术涉及激光器领域，尤其涉及一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器。
技术介绍
3-5μm中红外波段处于大气主要透射窗口，在光谱探测、环境监测、医疗诊断以及光电对抗等军民领域具有广泛的应用前景。中红外波段覆盖了大量无机分子及有机分子的吸收峰，在大气污染探测方面具备极大的独特优势。中红外差分激光雷达运用产生的双波长中红外激光分别匹配拟探测气体吸收谱的波峰与波谷，进而形成差分探测，通过回波信号反馈能够精确解算出探测气体浓度，具有高空间分辨率、扫描速度快、高探测灵敏度等特点，被广泛应用于大气、海洋和陆地的遥感探测，可对大范围分布的CO2、SO2、NO2等气体浓度进行实时测量，但目前传统中红外差分吸收激光雷达单波长多路组束、结构复杂、气体分子吸收谱同步匹配差，因此专利技术一种差分双波长自由控制、波长匹配切换迅速、结构紧凑的中红外差分双波长激光器对于推动其技术进步具有重大意义。目前，以Nd3+离子结合MgO掺杂的Nd:MgO:PPLN极化晶体具备了功能集成化的基频增益和准相位匹配变频特性，基频光增益与中红外激光频率变换共用Nd:MgO:PPLN同一晶体，晶体产生的1084nm/1093nm正交偏振双波长基频光直接在腔内形成对自身的泵浦，可以获得双波长中红外参量光，这种自变频运用技术极大的缩小了双波长中红外激光器的结构体积。目前关于Nd:MgO:PPLN自变频的报道中，有效的控制了Nd:MgO:PPLN晶体对1084nm、1093nm基频正交偏振双波长激光进行交替输出，参见论文“YuhengWang,YongjiYu,DehuiSun,etal.Studyontheregulationmechanismoforthogonallypolariseddual-wavelengthlaserbasedonNd3+dopedMgO:LiNbO3.2019,119:105570-105570.”。当采用多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体自变频输出中红外激光时，在1084nm、1093nm基频光振荡光路中，通过改变Nd:MgO:PPLN所对应的通道空间位置，可以获得多组中红外参量光。基于此，本专利技术提出采用多周期Nd:MgO:PPLN为自变频介质，通过1084nm/1093nm正交偏振基频光的交替谐振信号驱动伺服控制系统，根据探测气体吸收光谱，高速、精准切换Nd:MgO:PPLN晶体的不同周期通道，实现差分波长匹配，进而达到中红外差分波长激光多路合一、波长自由匹配控制、结构集成紧凑的专利技术目的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器，通过调节谐振腔中的调Q器件和一块激光晶体可以实现中红外差分双波长激光输出，突破了传统中红外光参量振荡器无法通过电动控制多周期晶体移动切换周期通道的技术局限，也解决了目前中红外差分双波长激光器结构复杂和集成化程度低的问题。本专利技术提供的一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器包括：813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜、1084nm基频光全反镜，其中：所述激光器的直腔内从右至左依次放置有813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜；所述激光器的折形腔内放置有1084nm基频光全反镜，与所述第二45度分束镜的位置相对应，使得所述第二45度分束镜能够将入射光反射至所述1084nm基频光全反镜。可选地，所述813nm半导体泵浦源用于发射泵浦光；所述传能光纤用于将所述泵浦光依次传输至所述第一聚焦镜和第二聚焦镜；所述第一聚焦镜和第二聚焦镜用于构成变焦耦合镜组，以调节聚焦于所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体端面的泵浦光斑的大小；所述第一45度分束镜用于透射所述泵浦光，反射中红外闲频光；所述中红外闲频光输出镜用于透射所述泵浦光，反射1084nm/1093nm基频光，以及输出中红外闲频光；所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体用于在所述泵浦光的泵浦作用下，产生1084nm/1093nm基频光，输出中红外闲频光；所述伺服电机用于在所述单片机的控制下实现多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体的往复位移，以实现晶体周期的切换；所述中红外闲频光全反镜用于透射所述1084nm/1093nm基频光，反射所述中红外闲频光；所述单片机用于控制伺服电机的转速，以及向所述电光晶体发送电信号；所述第二45度分束镜用于反射1084nm基频光至所述1084nm基频光全反镜，透射1093nm基频光至所述1093nm基频光全反镜；所述电光晶体用于提高1093nm基频光的受激发射截面，实现中红外差分波长的输出；所述1093nm基频光全反镜用于反射所述1093nm基频光。可选地，所述中红外闲频光输出镜、中红外闲频光全反镜与所述多周期Nd:MgO:PPLN晶体构成闲频光谐振腔；所述第一45度分束镜、闲频光谐振腔、第二45度分束镜以及1084nm基频光全反镜构成1084nm基频光谐振腔；所述第一45度分束镜、闲频光谐振腔、第二45度分束镜、电光晶体以及1093nm基频光全反镜构成1093nm基频光谐振腔。可选地，所述813nm半导体泵浦源的波长为813nm，纤芯半径为200μm、数值孔径0.22。可选地，所述第一45度分束镜镀有813nm泵浦光高透膜、中红外闲频光高反膜。可选地，所述中红外闲频光输出镜为平平镜，镀有1084nm/1093nm基频光与闲频光高透膜。可选地，所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体采用a轴切割，晶体尺寸为：厚×宽×长＝2mm×6mm×40mm，MgO掺杂浓度设置为5％，Nd3+离子掺杂浓度设置为0.4％，所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体的两端镀有泵浦光和基频光高透膜以及闲频光高透膜。可选地，所述中红外闲频光全反镜为平平镜，镀有闲频光高反膜与1084nm/1093nm基频光高透膜；所述1093nm基频光全反镜和1084nm基频光全反镜为平凹镜，镀有1084nm/1093nm高反膜。可选地，所述第二45度分束镀有1084nm基频光高反膜、1093nm基频光高透膜。可选地，所述电光晶体镀有1093nm激光增透膜，两端可加入λ/4电压。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术基于多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体具备出现基频光现象的特点，在兼顾集成化紧凑性的同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器，其特征在于，所述激光器包括：813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜、1084nm基频光全反镜，其中：/n所述激光器的直腔内从右至左依次放置有813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜；/n所述激光器的折形腔内放置有1084nm基频光全反镜，与所述第二45度分束镜的位置相对应，使得所述第二45度分束镜能够将入射光反射至所述1084nm基频光全反镜。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器，其特征在于，所述激光器包括：813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜、1084nm基频光全反镜，其中：
所述激光器的直腔内从右至左依次放置有813nm半导体泵浦源、传能光纤、第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一45度分束镜、中红外闲频光输出镜、多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体、伺服电机、中红外闲频光全反镜、单片机、第二45度分束镜、电光晶体、1093nm基频光全反镜；
所述激光器的折形腔内放置有1084nm基频光全反镜，与所述第二45度分束镜的位置相对应，使得所述第二45度分束镜能够将入射光反射至所述1084nm基频光全反镜。


2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述813nm半导体泵浦源用于发射泵浦光；
所述传能光纤用于将所述泵浦光依次传输至所述第一聚焦镜和第二聚焦镜；
所述第一聚焦镜和第二聚焦镜用于构成变焦耦合镜组，以调节聚焦于所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体端面的泵浦光斑的大小；
所述第一45度分束镜用于透射所述泵浦光，反射中红外闲频光；
所述中红外闲频光输出镜用于透射所述泵浦光，反射1084nm/1093nm基频光，以及输出中红外闲频光；
所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体用于在所述泵浦光的泵浦作用下，产生1084nm/1093nm基频光，输出中红外闲频光；
所述伺服电机用于在所述单片机的控制下实现多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体的往复位移，以实现晶体周期的切换；
所述中红外闲频光全反镜用于透射所述1084nm/1093nm基频光，反射所述中红外闲频光；
所述单片机用于控制伺服电机的转速，以及向所述电光晶体发送电信号；
所述第二45度分束镜用于反射1084nm基频光至所述1084nm基频光全反镜，透射1093nm基频光至所述1093nm基频光全反镜；
所述电光晶体用于提高1093...

【专利技术属性】
技术研发人员：于永吉，金光勇，王宇恒，赵锐，王超，董渊，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22