專利名稱：一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中紅外激光源，尤其是一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器。
背景技術(shù)：
眾所周知，中紅外激光在國防，空間探索，醫(yī)療，科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力，最近十幾年，中紅外激光技術(shù)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，其中對(duì)中紅外激光源產(chǎn)生的研究又是重中之重，是推動(dòng)中紅外激光技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。光學(xué)參量震蕩是基于光學(xué)參量效應(yīng)的一種技術(shù)，應(yīng)用此機(jī)制可產(chǎn)生工作可靠、便于操作、相干性好并且可在室溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)中紅外激光源。YAG等傳統(tǒng)固態(tài)激光器常常被用作此類光學(xué)參量振蕩器的泵浦源，然而這些固態(tài)激光器一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，價(jià)格昂貴，而且需要定期維護(hù)。近年來，光纖激光器憑借其體積小，重量輕，光斑優(yōu)，散熱易，成本低，免維護(hù)等優(yōu)秀特質(zhì)成為激光器領(lǐng)域一個(gè)研究熱點(diǎn)并得到迅速發(fā)展，目前已能提供萬瓦級(jí)平均功率和超過SOmJ的單脈沖能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供通過非線性光學(xué)參量過程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、易于小型化的一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器，包括雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡、中紅外輸出雙色鏡(5)和非線性光學(xué)晶體(6)，其特征在于雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)組成的蝴蝶節(jié)型振蕩腔(bow-tie cavity)，非線性光學(xué)晶體(6)作為發(fā)生參量過程的非線性增益介質(zhì)設(shè)在雙色球面鏡I (2)和雙色球面鏡II (3)之間，非線性光學(xué)晶體(6)中有作為泵浦的光纖激光(1)，中紅外激光(7)和在振蕩腔中振蕩的光波(8)三個(gè)波參與光參量過程，且需滿足能量守恒定律，
公式一 o :- w := o;
和相位匹配條件(動(dòng)量守恒)，
公式二 K1-KL2 -- K3
公式中O3分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光光子頻率；i；,
, 分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光的波動(dòng)量。本發(fā)明所述的作為泵浦的光纖激光(I)由雙色球面鏡II (3)輸出腔外，中紅外激光(7)由中紅外輸出雙色鏡(5)輸出腔外，振蕩腔中振蕩的光波(8)由雙色球面鏡II (3)反射到反射鏡(4)，由反射鏡(4)反射到中紅外輸出雙色鏡(5)，再由中紅外輸出雙色鏡(5)反射到雙色球面鏡I (2)，由雙色球面鏡I (2)進(jìn)入非線性光學(xué)晶體(6)。本發(fā)明所選用的非線性光學(xué)晶體有很多種，可以是塊狀晶體，比如硒化鎵(GaSe)，磷鍺鋅(ZGP)等，在這些塊狀晶體中，相位匹配條件是利用晶體的雙折射特性實(shí)現(xiàn)的。也可以是有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的晶體，比如周期性極化鈮酸鋰(PPLN)，磷酸鈦氧鉀(KTP)和準(zhǔn)相位匹配(quasi-phase-matching)的砷化鎵(QPM-GaAs)等等,在這些晶體中，參與非線性混頻的光波易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配(quasi-phase-matching),也可以利用到晶體較大的非線性系數(shù)，對(duì)光波的傳播方向和偏振態(tài)要求也沒有那么嚴(yán)格。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化，工作可靠，便于操作，相干性好，并且能夠?qū)崿F(xiàn)單頻、寬帶、可調(diào)諧、可在室溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)中紅外激光源等優(yōu)點(diǎn)，在國防，空間探索，醫(yī)療，科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力。


圖I是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器，包括雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)和非線性光學(xué)晶體(6)，其特征在于雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)組成的蝴蝶節(jié)型振蕩腔(bow-tie cavity)，非線性光學(xué)晶體(6)作為發(fā)生參量過程的非線性增益介質(zhì)設(shè)在雙色球面鏡I (2)和雙色球面鏡II (3)之間，非線性光學(xué)晶體(6)中有作為泵浦的光纖激光
(1)，中紅外激光(7)和在振蕩腔中振蕩的光波(8)三個(gè)波參與光參量過程，且需滿足能量守恒定律，
公式一 :Cu -- O := Cd ；
和相位匹配條件(動(dòng)量守恒)，
公式-..K1 - KL3 = Klj
公式中te:，tjS分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光的光子頻率；K； , K； , K3分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光的波動(dòng)量。本發(fā)明所述的作為泵浦的光纖激光(I)由雙色球面鏡II (3)輸出腔外，中紅外激光(7)由中紅外輸出雙色鏡(5)輸出腔外，振蕩腔中振蕩的光波(8)由雙色球面鏡II (3)反射到反射鏡(4)，由反射鏡(4)反射到中紅外輸出雙色鏡(5)，再由中紅外輸出雙色鏡(5)反射到雙色球面鏡I (2)，由雙色球面鏡I (2)進(jìn)入非線性光學(xué)晶體(6)。本發(fā)明所選用的非線性光學(xué)晶體有很多種，可以是塊狀晶體，比如硒化鎵(GaSe)，磷鍺鋅(ZGP)等，在這些塊狀晶體中，相位匹配條件是利用晶體的雙折射特性實(shí)現(xiàn)的。也可以是有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的晶體，比如周期性極化鈮酸鋰(PPLN)，磷酸鈦氧鉀(KTP)和準(zhǔn)相位匹配(quasi-phase-matching)的砷化鎵(QPM-GaAs)等等,在這些晶體中，參與非線性混頻的光波易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配(quasi-phase-matching),也可以利用到晶體較大的非線性系數(shù)，對(duì)光波的傳播方向和偏振態(tài)要求也沒有那么嚴(yán)格。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化，工作可靠，便于操作，相干性好，并且能夠?qū)崿F(xiàn)單頻、寬帶、可調(diào)諧、可在室溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)中紅外激光源等優(yōu)點(diǎn)，在國防，空間探索，醫(yī)療，科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力。
權(quán)利要求
1.一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器，包括雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)和非線性光學(xué)晶體(6)，其特征在于雙色球面鏡I (2)、雙色球面鏡II (3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)組成的蝴蝶節(jié)型振蕩腔(bow-tie cavity)，非線性光學(xué)晶體(6)作為發(fā)生參量過程的非線性增益介質(zhì)設(shè)在雙色球面鏡I (2)和雙色球面鏡II (3)之間，非線性光學(xué)晶體(6)中有作為泵浦的光纖激光(1)，中紅外激光(7)和在振蕩腔中振蕩的光波(8)三個(gè)波參與光參量過程，且需滿足能量守恒定律， 公式'—■ :-.— CO ^ 和相位匹配條件(動(dòng)量守恒)， 公式二 K1-K2=K3 公式中CO1, W-, W3分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光的光子頻率；K1 , KL2 , K3分別是光纖激光，腔內(nèi)振蕩光波和中紅外激光的波動(dòng)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器，其特征在于作為泵浦的光纖激光(I)由雙色球面鏡II (3)輸出腔外，中紅外激光(7)由中紅外輸出雙色鏡(5)輸出腔外，振蕩腔中振蕩的光波(8)由雙色球面鏡II (3)反射到反射鏡(4)，由反射鏡(4)反射到中紅外輸出雙色鏡(5 )，再由中紅外輸出雙色鏡(5 )反射到雙色球面鏡I (2)，由雙色球面鏡I (2)進(jìn)入非線性光學(xué)晶體(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用光纖激光器做泵浦的中紅外光參量振蕩器，其特征在于雙色球面鏡I(2)、雙色球面鏡II(3)、反射鏡(4)、中紅外輸出雙色鏡(5)組成的蝴蝶節(jié)型振蕩腔(bow-tiecavity)，非線性光學(xué)晶體(6)作為發(fā)生參量過程的非線性增益介質(zhì)設(shè)在雙色球面鏡I(2)和雙色球面鏡II(3)之間，非線性光學(xué)晶體(6)中有作為泵浦的光纖激光(1)，中紅外激光(7)和在振蕩腔中振蕩的光波(8)三個(gè)波參與光參量過程，三個(gè)光波需滿足能量守恒定律，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化，工作可靠，便于操作，相干性好，并且能夠?qū)崿F(xiàn)單頻、寬帶、可調(diào)諧、可在室溫下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)中紅外激光源等優(yōu)點(diǎn)，在國防，空間探索，醫(yī)療，科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力。
文檔編號(hào)H01S3/094GK102983487SQ201210493979
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者史偉, 房強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東海富光子科技股份有限公司