【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光，尤其是涉及一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统。
技术介绍
1、红外激光通过二阶非线性过程，如倍频、差频以及光参量振荡等方法可以有效拓展激光的波长范围，实现可见光、紫外，以及中红外等波段的激光输出。其中，波长和脉宽连续可调的红外波段的激光在遥感与探测、医学治疗与成像、光谱学、材料加工等领域具有重要的应用。激光差频产生与光参量振荡是获得高光束质量、高功率中红外激光的常用方法，其中差频产生简称dfg，光参量振荡简称opo；然而opo需要复杂的腔体设计和调节、精确的参数控制以实现稳定运行，同时也具有较高的泵浦阈值；单通dfg结构简单，减轻了对复杂谐振腔的设计需求，使其成为中红外激光产生具有吸引力的替代方案，是获得不同波段中红外激光的最简单有效的途径之一。
2、应用中满足为了不同应用需求，需要采用不同波段的激光。而目前产生波长可调的中红外激光的dfg装置需要两台激光器合束后打入差频晶体中，其装置结构复杂，在实际应用中有诸多限制。此外，在不同应用中，对连续光和脉冲光的需求也不相同，目前不同波段和脉宽的中红外激光产生方式不够灵活。
3、因此，如何简化差频产生波长与脉宽连续可调的中红外激光装置结构，灵活改变波长和脉宽，以方便中红外波段激光在各个领域中的灵活应用，是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，通过分别调节两个驱动信号，可以获得脉宽连续可调的窄线宽激光输出
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，包括波长连续可调的第一激光器、第二激光器、差频激光放大装置和激光差频装置；
4、所述差频激光放大装置包括激光合束组件；
5、当所述第一激光器为纳秒、皮秒或飞秒的脉冲激光器，第二激光器为窄线宽连续激光器时，所述第一激光器、第二激光器共同连接所述激光合束装置，再依次连接差频激光放大装置和激光差频装置；
6、或所述第一激光器、第二激光器分别连接所述差频激光放大装置，再共同连接所述激光合束装置，最后连接所述激光差频装置；
7、通过控制所述第一激光器，实现任意占空比的脉冲中红外激光输出，调节所述第一激光器或第二激光器波长，可以实现波长连续可调的中红外激光输出；
8、或，当第一激光器和第二激光器均为窄线宽连续激光器时，先共同连接所述激光合束装置，再依次连接所述差频激光放大装置和激光差频装置；或所述第一激光器、第二激光器分别连接所述差频激光放大装置，再共同连接所述激光合束装置，最后连接所述激光差频装置；
9、通过控制所述差频激光放大装置，实现任意占空比的脉冲中红外激光输出，调节所述第一激光器或第二激光器波长，实现波长连续可调的中红外激光输出；
10、或，当所述第一激光器和第二激光器均为窄线宽连续激光器时，所述差频激光系统还包括信号发生器、第一强度调制器和第二强度调制器；
11、所述第一激光器、第二激光器分别连接所述第一强度调制器、第二强度调制器；
12、所述信号发生器共同连接第一强度调制器和第二强度调制器；
13、所述第一强度调制器和第二强度调制器共同连接所述差频激光放大装置，再连接激光差频装置；
14、通过波长连续可调的第一激光器和第二激光器输出两束激光，采用两个驱动信号分别进行强度调制，同时对两束激光施加幅值相等或接近、频率相同的任意信号，使得第一激光器和第二激光器的激光时域满足任意占空比输出，并让两束激光共同进入差频激光放大装置，同时调节两个信号间的延迟，再通过激光差频装置，实现波长和脉宽连续可调的中红外激光输出。
15、进一步地，所述差频激光放大装置还包括激光放大器、隔离器和光学聚焦透镜组；
16、所述激光放大器、隔离器和光学聚焦透镜组依次连接，所述激光合束组件与激光放大器连接；或所述激光合束组件与光学聚焦透镜组连接；或所述激光合束组件连接于激光放大器和隔离器之间。
17、进一步地，所述激光放大器为级联或并联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器或光纤拉曼放大器中的一种或多种；
18、当激光放大器为并联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器或光纤拉曼放大器中的一种或多种时，激光先进入激光放大器，再进入激光合束组件；
19、当激光放大器为级联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器或光纤拉曼放大器中的一种或多种时，激光先进入激光合束组件，再进入激光放大器。
20、进一步地，所述信号发生器能产生两个驱动信号，分别驱动所述第一强度调制器和第二强度调制器对两个波长连续可调的激光共同进行强度调制，调节激光占空比以控制激光脉宽，实现窄线宽激光连续或者脉冲运转；
21、或，调节差频激光放大装置中泵浦光的功率占空比实现窄线宽激光脉冲输出，经过差频激光放大装置的放大，使进入激光差频装置产生的差频激光的脉宽与波长连续可调。
22、进一步地，所述信号发生器产生的驱动信号选用周期性信号或非周期性的信号；
23、所述周期性信号采用正弦信号、三角波信号、方波信号、脉冲信号中的一种；
24、所述非周期性的信号采用伪随机码信号或幅值随时间阶跃型变化的信号。
25、进一步地，两个所述驱动信号为周期性的正弦、方波、三角波、周期性的脉冲或周期性的伪随机信号时，两个信号的幅值使强度调制深度β1、β2相等或接近相等，两个信号的频率相等或接近，两个信号的强度差位于[-2nπ-φ-π/6,2nπ+φ+π/6]范围内，其中，n为整数，φ为两个波长连续可调的第一激光器和第二激光器在强度调制至差频的传输过程中因调制、传输和放大而产生的相位差；
26、通过调节驱动信号间的时间延迟，补偿相位差，以实现用于差频的两束激光经过调制、传输和放大后的同步。
27、进一步地，所述信号发生器为信号幅值可调的信号发生器，峰峰值不大于1kv且偏置可调；
28、所述信号发生器产生的信号频率范围为0-100ghz或码率范围为0-100gbps；
29、所述信号发生器能够产生若干个信号，若干个所述信号之间的强度或时间延迟能够相互锁定和调节。
30、进一步地，所述激光合束组件采用带尾纤的光纤激光分束器或耦合器、分色镜、偏振分束器、激光合束器或波分复用器中的一种。
31、进一步地，所述激光差频装置包括差频晶体及温控装置、分光镜和准直透镜，所述差频晶体及温控装置、分光镜和准直透镜依次连接；
32、所述激光差频装置采用单通差频、级联单通差频、双通或多通差频、腔外谐振差频结构中的一种。
33、进一步地，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，包括波长连续可调的第一激光器(1)、第二激光器(2)、差频激光放大装置(10)和激光差频装置(11)；
2.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述差频激光放大装置(10)还包括激光放大器(7)、隔离器(8)和光学聚焦透镜组(9)；
3.根据权利要求2所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述激光放大器(7)为级联或并联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器或光纤拉曼放大器中的一种或多种；
4.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述信号发生器(3)能产生两个驱动信号，分别驱动所述第一强度调制器(4)和第二强度调制器(5)对两个波长连续可调的激光共同进行强度调制，调节激光占空比以控制激光脉宽，实现窄线宽激光连续或者脉冲运转；
5.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述信号发生器(3)产生的驱动信号选用周期性信号或非周期性的信号；
6.根据权利要求5所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，两个所述驱动信号为周期性的正弦、方波、三角波、周期性的脉冲或周期性的伪随机信号时，两个信号的幅值使强度调制深度β1、β2相等或接近相等，两个信号的频率相等或接近，两个信号的强度差位于[-2nπ-φ-π/6,2nπ+φ+π/6]范围内，其中，n为整数，φ为两个波长连续可调的第一激光器(1)和第二激光器(2)在强度调制至差频的传输过程中因调制、传输和放大而产生的相位差；
7.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述信号发生器(3)为信号幅值可调的信号发生器，峰峰值不大于1kV且偏置可调；
8.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述激光合束组件(6)采用带尾纤的光纤激光分束器或耦合器、分色镜、偏振分束器、激光合束器或波分复用器中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述激光差频装置(11)包括差频晶体及温控装置(11.1)、分光镜(11.2)和准直透镜(11.3)，所述差频晶体及温控装置(11.1)、分光镜(11.2)和准直透镜(11.3)依次连接；
10.根据权利要求9所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述差频晶体选用：周期性极化的铌酸锂、周期性极化的掺氧化镁铌酸锂、掺氧化镁的周期性极化的化学计量比钽酸锂、周期性极化的磷酸钛氧钾、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、周期性极化的砷酸钛氧钾、磷酸二氢钾、磷酸二氘钾、β-偏硼酸钡、三硼酸锂、硼酸铋、硼酸锂铯；磷锗锌晶体，硒化镓晶体，定向图案技术生长的砷化镓晶体，定向图案技术生长的磷化镓晶体，磷硅镉晶体，硒镓银、硫镓银中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，包括波长连续可调的第一激光器(1)、第二激光器(2)、差频激光放大装置(10)和激光差频装置(11)；
2.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述差频激光放大装置(10)还包括激光放大器(7)、隔离器(8)和光学聚焦透镜组(9)；
3.根据权利要求2所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述激光放大器(7)为级联或并联的一级或多级稀土掺杂的固体放大器、固体拉曼放大器、稀土掺杂的光纤放大器或光纤拉曼放大器中的一种或多种；
4.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述信号发生器(3)能产生两个驱动信号，分别驱动所述第一强度调制器(4)和第二强度调制器(5)对两个波长连续可调的激光共同进行强度调制，调节激光占空比以控制激光脉宽，实现窄线宽激光连续或者脉冲运转；
5.根据权利要求1所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，所述信号发生器(3)产生的驱动信号选用周期性信号或非周期性的信号；
6.根据权利要求5所述的一种波长与脉宽连续可调的差频激光系统，其特征在于，两个所述驱动信号为周期性的正弦、方波、三角波、周期性的脉冲或周期性的伪随机信号时，两个信号的幅值使强度调制深度β1、β2相等或接近相等，两个信号的频率相等或接近，两个信号的强度差位于[-2n...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽泽，曾鑫，韩璐，程鑫，冯衍，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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