一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，包括：半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜、可饱和吸收体、输出平面镜。所述聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜沿着半导体泵浦源射出的激光光路依次设置，所述可饱和吸收体、输出平面镜依次设置在所述激光经凹面反射镜反射后的光路上，且所述半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜和可饱和吸收体、输出平面镜形成“V”形结构。其能够有效提高OPO获得的3～5μm波段参量光的峰值功率和非线性转换效率。值功率和非线性转换效率。值功率和非线性转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器


[0001]本专利技术涉及光学参量振荡器
，具体涉及一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]作为20世纪四大专利技术之一的激光自问世以来就备受关注，科研人员在不断尝试激光技术的创新，许多学者致力于波长可调谐和超短超快激光方向。近年来的研究表明，光学参量振荡器(OPO)是一种极其重要的可调谐激光发生器，其在科学研究领域具有不可忽视的作用。其显著特色在于高输出功率、极佳的转换效率、出色的光束质量、宽广的调谐范围，以及多样化的工作模式，可以产生连续波、纳秒脉冲、皮秒脉冲和飞秒脉冲等。这些特性让OPO备受青睐，成为了许多领域中不可或缺的激光器件之一。值得注意的是，在医疗诊治、环境监管测量、自由空间光通信、激光雷达以及红外干扰等领域，3～5μm激光具有重要的应用价值。
[0004]激光器的脉冲峰值功率和脉冲宽度是相互关联的两个参数，当激光器输出总能量不变时，越短的脉冲宽度可以获得越高的脉冲峰值功率。近年来，随着调Q、锁模技术的不断进步，激光器正朝着超短脉冲方向不断革新，激光峰值功率不断提高。当前，高峰值功率及非线性转换率的中红外OPO受到国内外学者的广泛关注，推动着相关研究的展开。基于KTA非线性晶体的中红外OPO能够通过频率变换将近红外泵浦光转换至中红外参量光波段，具有晶体损伤阈值高、调谐范围宽等优势，是目前实现中红外激光输出的一种手段。然而，利用KTA非线性晶体的OPO获得的3～5μm波段参量光在自由运行状态下的峰值功率和非线性转换效率较低，难以满足实际应用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其能够有效提高了基于KTA非线性晶体的中红外OPO获得的3～5μm波段参量光的峰值功率和非线性转换效率。为实现上述目的，本专利技术公开如下所示的技术方案。
[0006]一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，包括：半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜、可饱和吸收体、输出平面镜。其中：所述聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜沿着半导体泵浦源射出的激光光路依次设置，所述可饱和吸收体、输出平面镜依次设置在所述激光经凹面反射镜反射后的光路上，且所述半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜和可饱和吸收体、输出平面镜形成“V”形结构。所述可饱和吸收体为在蓝衬底上设置PtS2层形成的结构。
[0007]进一步地，所述PtS2层的总厚度为5～15nm，层数为5～15层。
[0008]进一步地，所述平面反射镜的两面均镀有减反射增透膜(AR膜)和高反射率膜(HR膜)，其中，所述减反射增透膜镀在平面反射镜的镜面上，所述高反射率膜在减反射增透膜上。优选地，所述AR膜的透射率不小于95％，所述HR膜的反射率大于99.5％。
[0009]进一步地，所述声光调Q开关的两端端面均镀有AR膜。优选地，该AR膜的透射率99.8％。
[0010]进一步地，所述KTA非线性晶体的两端均镀有3350nm～3450nm波长的HR膜，1040nm～1070nm和1550nm～1600nm的AR膜。其中，所述1040nm～1070nm波长的AR膜镀在KTA非线性晶体表面，所述1550nm～1600nm波长的AR膜镀在1040nm～1070nm波长的AR膜上，所述3350nm～3450nm波长的HR膜镀在1550nm～1600nm波长的AR膜镀上。
[0011]进一步地，所述凹面反射镜的反射面上依次镀有1040nm～1070nm、1550nm～1600nm及3350nm～3450nm波长的AR膜。其中，所述1040nm～1070nm波长增透膜在凹面镜的镜面上，所述1550nm～1600nm波长增透膜在1040nm～1070nm波长增透膜上，所述3350nm～3450nm波长增透膜在1550nm～1600nm波长增透膜上。
[0012]进一步地，所述输出平面镜上镀有1550nm～1600nm波长的HR膜和3350nm～3450nm波长的HT膜。其中，所述1550nm～1600nm波长的HR膜镀在所述输出平面镜的镜面上，所述3350nm～3450nm波长的HT膜镀在1550nm～1600nm波长的HR膜上。
[0013]进一步地，所述激光增益晶体的材质包括掺杂有激活离子的YAG晶体、YVO晶体YLF晶体、YAP晶体、GdVO4晶体等中的任一种。可选地，所述激活离子包括Nd
3+
、Cr
4+
等中的任一种。所述激活离子的掺杂浓度范围为0.1～1.3at％。
[0014]进一步地，所述激光增益晶体、KTA非线性晶体均设置在恒温装置中，以尽可能减轻热效应的影响。可选地，所述恒温装置包括具有温度控制功能的换热装置等。
[0015]进一步地，所述声光调Q开关的重复频率的调制范围为1～50kHz。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下方面的有益效果：
[0017]本专利技术的OPO采用由所述半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜和可饱和吸收体、输出平面镜形成的“V”形结构。V型腔增加了腔长，腔长越长，线宽越大则腔内振荡的纵模数目越多，脉冲的峰值功率就越大，横模数变少方向性好，同时可以增加增益介质长度，泵浦功率不变的条件下散热更好。当半导体激光泵浦源射出的激光通过所述聚焦透镜组和平面反射镜入射到激光增益晶体中后，激发产生基频激光，其通过光参量振荡产生信号光，该信号光存在于光参量的振荡腔内参与光参量振荡闲频光的过程，基于非线性晶体的作用获得了中红外波段的3～5μm波段参量光激光输出，由于所述声光调Q开关及可饱和吸收体的调Q作用，有效提高了基于KTA非线性晶体的中红外OPO获得的3～5μm波段参量光的峰值功率和非线性转换效率。试验结果显示，由所述声光调Q开关及可饱和吸收体共同调节的非线性转换效率比仅由声光调Q开关调节的非线性转换效率提高了18％以上，这主要是由于所述可饱和吸收体作为被动调Q部分参与光参量振荡过程，其具有的优良可饱和吸收效应优化了参量振荡过程。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]图1是下列实施方式中高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器的结构示意图。
[0020]图2是下列实施方式中声光调Q开关5调节与声光调Q开关5及蓝宝石衬底少层PtS
2 8双调的非线性转换示意图
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其特征在于，包括：半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜、可饱和吸收体、输出平面镜。其中：所述聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜沿着半导体泵浦源射出的激光光路依次设置，所述可饱和吸收体、输出平面镜依次设置在所述激光经凹面反射镜反射后的光路上，且所述半导体泵浦源、聚焦透镜组、平面反射镜、激光增益晶体、声光调Q开关、KTA非线性晶体、凹面反射镜和可饱和吸收体、输出平面镜形成“V”形结构。所述可饱和吸收体为在蓝衬底上设置PtS2层形成的结构。2.根据权利要求1所述的高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其特征在于，所述PtS2层的总厚度为5～15nm，层数为5～15层。3.根据权利要求1所述的高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其特征在于，所述全反平面镜的两面均镀有AR膜和HR膜，其中，所述AR膜镀在平面反射镜的镜面上，所述HR膜在AR膜上；优选地，所述AR膜的透射率不小于95％，所述HR膜的反射率大于99.5％。优选地，所述声光Q开关的两端端面均镀有AR膜。4.根据权利要求1所述的高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其特征在于，所述KTA非线性晶体的两端均镀有HR膜和AR膜；优选地，所述KTA非线性晶体的两端均镀有3350nm～3450nm波长的HR膜，1040nm～1070nm和1550nm～1600nm的AR膜；其中，所述1040nm～1070nm波长的AR膜镀在KTA非线性晶体表面，所述1550nm～1600nm波长的AR膜镀在1040nm～1070nm波长的AR膜上，所述3350nm～3450nm波长的HR膜镀在1550nm～1600nm波长的AR膜镀上。5.根据权利要求1所述的高峰值功率及非线性转换率光学参量振荡器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹤泽，秦鹏，王静，朱振，王浟，
申请(专利权)人：山东华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：