一种中红外序列脉冲激光器制造技术

本发明专利技术提供一种中红外序列脉冲激光器，所述激光器包括泵浦激光模块、激光调Q模块和中红外激光模块；其中，所述泵浦激光模块用于产生激励所述中红外激光模块的连续泵浦光；所述激光调Q模块用于对所述泵浦激光模块的腔内损耗调节以形成序列脉冲激光；所述中红外激光模块用于吸收所述序列脉冲激光并产生中红外激光。本发明专利技术中的激光器以序列脉冲激光作为泵浦源对中红外激光模块进行泵浦，获得的中红外脉冲激光具有单个脉冲串包含若干子脉冲的特点，其重复频率由脉冲串中子脉冲的时间间隔决定，因此可大大提升激光重频。因此可大大提升激光重频。因此可大大提升激光重频。

【技术实现步骤摘要】
一种中红外序列脉冲激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种中红外序列脉冲激光器。

技术介绍

[0002]中红外波段作为衰减最小的大气窗口，在成像、遥感、通信、医疗、光谱学等诸多领域都有着极其重要的应用价值及前景。
[0003]现有技术中，由西南技术物理研究所的谢宇宙等人在《激光技术》2014年5月第三期发表的“中红外PPMgLN光参变振荡器技术研究”公开了一种基于掺氧化镁铌酸锂晶体的光参量振荡器产3.8um连续中红外激光的新技术，具体原理和结构如图1所示。其中，原理图中基频光的谐振腔为平平腔，光参量振荡器(OPO)为直腔。
[0004]该光参量振荡器包括泵浦光的输入镜101、声光调Q晶体102、Nd:YAG晶体103、旋光片104、Nd:YAG晶体105、声光调Q晶体106、偏振片107、基频光的输出镜108、聚焦镜109和光参量振荡(OPO)的输入镜110、MgO:PPLN晶体111和OPO的输出镜112。其中，泵浦光从侧面对Nd:YAG晶体103和105进行泵浦，在谐振腔101
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102
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103
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104
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105
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106
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107
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108中形成线偏振的1064nm基频光激光振荡，并经过聚焦镜109入射到中红外模块，器件110
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111
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112构成的OPO谐振腔在1064nm基频光的作用下进行光参量振荡，输出信号光和闲频光。其中信号光为近红外波段，闲频光为中红外波段。
[0005]上述现有技术存在以下不足：其一，输出激光为脉冲激光，脉冲激光的重频受声光调Q晶体特性和泵浦能量的限制，多为几十kHz量级。其二，输出脉冲激光的单脉冲能量随重频的增加而逐渐减小，这是由单脉冲激光自身特性决定的。其三，采用腔外光参量振荡的方式，泵浦能量功率密度较低，而非线性转换效率取决泵浦能量密度，因此无法获得较高的光光转换效率(文中提及的效率为11.14％)。
[0006]因此，需要一种新型的序列脉冲激光器是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种中红外序列脉冲激光器，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]所述激光器包括泵浦激光模块、激光调Q模块和中红外激光模块；其中，所述泵浦激光模块用于产生激励所述中红外激光模块的连续泵浦光；所述激光调Q模块用于对所述泵浦激光模块的腔内损耗调节以形成序列脉冲激光；所述中红外激光模块用于吸收所述序列脉冲激光并产生中红外激光。
[0010]在一些实施例中，所述泵浦激光模块包括沿光路依次布置的侧面泵浦激光、第一激光晶体、起偏器、半波片、输入镜和第一反射镜；其中，所述侧面泵浦激光用于输出激光以给所述第一激光晶体提供泵浦能量；所述第一激光晶体用于吸收所述侧面泵浦激光的能量并输出近红外激光；所述起偏器用于对腔内偏振特性进行控制，以保证输出激光为偏振激
光；所述半波片用于对偏振方向进行控制，以产生腔内最大损耗；所述输入镜用于作为所述泵浦激光模块的谐振腔的反射镜，以保证激光的增益效果；所述第一反射镜用于作为所述泵浦激光模块的谐振腔的输出镜，以保证激光的谐振增益。
[0011]在一些实施例中，所述第一激光晶体为掺钕为特定浓度的掺钕钇铝石榴石晶体；所述侧面泵浦激光用于输出808nm激光，所述掺钕钇铝石榴石晶体用于输出1064nm近红外激光。
[0012]在一些实施例中，所述激光调Q模块包括信号发生器、调Q驱动和调Q晶体；所述信号发生器与所述调Q驱动连接，所述调Q驱动与所述调Q晶体连接；其中，所述信号发生器用于产生序列脉冲信号；所述调Q驱动用于将所述信号发生器产生的序列脉冲信号转换为高压电信号以实现对所述调Q晶体的驱动及控制；所述调Q晶体在光路中位于所述第一激光晶体和所述输入镜之间，所述调Q晶体用于同时在腔内产生可控的特定损耗，以保证谐振腔的完全关断，从而使得所述泵浦激光模块产生序列脉冲激光。
[0013]在一些实施例中，所述中红外激光模块包括依次沿光路布置的第二反射镜、第二激光晶体、温控炉、所述泵浦激光模块的第一反射镜和输出镜，所述第二反射镜布置在所述半波片后面的光路中；其中，所述第二反射镜用于透射穿过所述半波片的基频激光，并反射所述中红外激光模块的中红外激光；所述第二激光晶体用于吸收作为泵浦光能量的所述序列脉冲激光，并通过光参量振荡的作用输出所述中红外激光；所述温控炉用于对所述第二激光晶体进行温度控制，以保证其输出波长的稳定性；所述第一反射镜也用于作为所述中红外激光的输入镜，对所述中红外激光进行反射，以保证所述中红外激光的增益效果；所述输出镜用于作为所述中红外激光的输出镜，对所述中红外激光进行特定透射，以保证所述中红外激光的谐振增益。
[0014]在一些实施例中，所述激光器的中红外激光模块布置于所述泵浦激光模块的腔内，以腔内泵浦的形式进行光参量振荡，获得中红外激光。
[0015]在一些实施例中，所述第二激光晶体为PPLN晶体；所述泵浦激光模块经过所述激光调Q模块作用后的输出激光为序列脉冲激光，以序列脉冲泵浦光对所述PPLN晶体进行泵浦，所获得的中红外激光为序列脉冲激光。
[0016]在一些实施例中，所述输入镜为镀膜泵浦光和基频光高反的平面镜；所述调Q晶体为电光调Q晶体；所述侧面泵浦激光为808nm泵浦模块；所述起偏器为偏振选择器件；所述半波片为对基频光延迟1/2λ的平面镜；所述第二反射镜为镀膜基频光高透、信号光和闲频光45
°
高反的平面镜；所述PPLN晶体为刻蚀有极化周期的PPLN晶体；所述温控炉为对PPLN晶体进行温度控制的器件；所述第一反射镜为基频光、信号光和闲频光高反的凹面镜；所述调Q驱动为产生高压电的驱动器；所述信号发生器为产生序列脉冲信号的信号发生器；所述输出镜为镀膜信号光或闲频光特定透过率的凹面镜。
[0017]在一些实施例中，所述信号发生器也用于控制调节所述激光器输出的中红外序列脉冲激光的群脉冲、子脉冲的重频和时序。
[0018]在一些实施例中，所述激光器输出的中红外序列脉冲激光的波长为3.8um。
[0019]相比于常用的光参量振荡的方式，本专利技术中的激光器以序列脉冲激光作为泵浦源对中红外激光模块进行泵浦，获得的中红外脉冲激光具有单个脉冲串包含若干子脉冲的特点，其重复频率由脉冲串中子脉冲的时间间隔决定，因此可大大提升激光重频。
[0020]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
[0021]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中红外序列脉冲激光器，其特征在于，所述激光器包括泵浦激光模块、激光调Q模块和中红外激光模块；其中，所述泵浦激光模块用于产生激励所述中红外激光模块的连续泵浦光；所述激光调Q模块用于对所述泵浦激光模块的腔内损耗调节以形成序列脉冲激光；所述中红外激光模块用于吸收所述序列脉冲激光并产生中红外激光。2.根据权利要求1所述的中红外序列脉冲激光器，其特征在于，所述泵浦激光模块包括沿光路依次布置的侧面泵浦激光、第一激光晶体、起偏器、半波片、输入镜和第一反射镜；其中，所述侧面泵浦激光用于输出激光以给所述第一激光晶体提供泵浦能量；所述第一激光晶体用于吸收所述侧面泵浦激光的能量并输出近红外激光；所述起偏器用于对腔内偏振特性进行控制，以保证输出激光为偏振激光；所述半波片用于对偏振方向进行控制，以产生腔内最大损耗；所述输入镜用于作为所述泵浦激光模块的谐振腔的反射镜，以保证激光的增益效果；所述第一反射镜用于作为所述泵浦激光模块的谐振腔的输出镜，以保证激光的谐振增益。3.根据权利要求2所述的中红外序列脉冲激光器，其特征在于，所述第一激光晶体为掺钕为特定浓度的掺钕钇铝石榴石晶体；所述侧面泵浦激光用于输出808nm激光，所述掺钕钇铝石榴石晶体用于输出1064nm近红外激光。4.根据权利要求2所述的中红外序列脉冲激光器，其特征在于，所述激光调Q模块包括信号发生器、调Q驱动和调Q晶体；所述信号发生器与所述调Q驱动连接，所述调Q驱动与所述调Q晶体连接；其中，所述信号发生器用于产生序列脉冲信号；所述调Q驱动用于将所述信号发生器产生的序列脉冲信号转换为高压电信号以实现对所述调Q晶体的驱动及控制；所述调Q晶体在光路中位于所述第一激光晶体和所述输入镜之间，所述调Q晶体用于同时在腔内产生可控的特定损耗，以保证谐振腔的完全关断，从而使得所述泵浦激光模块产生序列脉冲激光。5.根据权利要求2所述的中红外序列脉冲激光器，其特征在于，所述中红外激光模块包括依次沿光路布置的第二反射镜、第二激光晶体、温控炉、所述泵浦激光模块的第一反射镜和输出镜，所述第二反射镜布置在所述半波片后面的光路中；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青松，李川，李晔，张志强，杨振，李朝阳，王彤璐，史俊锋，
申请(专利权)人：中国兵器装备研究院，
类型：发明
国别省市：