基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器，屬于參量振蕩器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光器的工作方式有兩種:連續(xù)激光輸出和脈沖激光輸出，脈寬在皮秒甚至飛秒量級(jí)的中紅外超短脈沖激光在軍事對(duì)抗、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、激光光譜分析、醫(yī)療診斷以及特殊環(huán)境遠(yuǎn)距離監(jiān)控等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和前景。光學(xué)參量振蕩器(OPO)作為一種可調(diào)諧、高相干光源，是獲取中紅外脈沖激光輸出的一種重要手段。
[0003]調(diào)Q和鎖模是產(chǎn)生脈沖激光的兩種有效方式，較之于激光調(diào)Q技術(shù)，鎖模技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):一方面可以得到更窄的脈寬輸出(調(diào)Q技術(shù)可以產(chǎn)生us?ns量級(jí)的脈沖，鎖模技術(shù)可以產(chǎn)生PS?fs量級(jí)的脈沖)；另一方面可以得到更高的峰值功率輸出，可以達(dá)到T瓦量級(jí)甚至更高。鎖模技術(shù)的工作方式一般有三種:主動(dòng)鎖模方式、被動(dòng)鎖模方式以及自鎖模方式。主動(dòng)鎖模又可分為相位調(diào)制型鎖模和振幅調(diào)制型鎖模，然而這兩種鎖模調(diào)制光波類似，存在一系列波帶，而且鎖模不穩(wěn)定。而自鎖模激光器，由于噪聲脈沖達(dá)不到自鎖模的自啟動(dòng)閾值，往往需要采用附加措施來(lái)啟動(dòng)。被動(dòng)鎖模是通過(guò)在激光諧振腔內(nèi)加入具有可飽和吸收特性材料制成的可飽和吸收體(SA)，利用材料本身獨(dú)特的非線性光學(xué)特性產(chǎn)生脈沖激光輸出。目前常用的可飽和吸收體存在著穩(wěn)定性差、工作波長(zhǎng)范圍窄以及制備工藝復(fù)雜等諸多缺陷。
[0004]早期產(chǎn)生中紅外脈沖輸出的方案，大多采用近紅外脈沖激光器泵浦非線性晶體的方式，需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)諧振腔的腔長(zhǎng)和晶體的尺寸大小，以配合脈沖激光泵浦非線性晶體，轉(zhuǎn)換效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器，克服現(xiàn)有脈沖激光器輸出脈沖寬、峰值功率低、轉(zhuǎn)化效率不高以及可飽和吸收體制備復(fù)雜的劣勢(shì)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器，包括LD激光二極管、Nd = YVO4晶體、碳納米管可飽和吸收鏡、MgO = PPLN晶體、第一?第二平凹鏡、TEC制冷平臺(tái)、溫控爐，所述LD激光二極管、Nd: YVO4晶體、碳納米管可飽和吸收鏡、第一平凹鏡、MgO: PPLN晶體、第二平凹鏡從左到右依次排列并在同一水平面，第一、第二平凹鏡的凹面均朝向MgO: PPLN晶體，所述TEC制冷平臺(tái)置于Nd: YVO4晶體下方且與之接觸，溫控爐置于MgO: PPLN晶體下方且與之接觸；LD激光二極管發(fā)出的激光經(jīng)Nd:YVO0aB體產(chǎn)生1064nm的連續(xù)激光，進(jìn)入碳納米管可飽和吸收鏡后產(chǎn)生1064nm的脈沖激光，該脈沖激光經(jīng)MgO = PPLN晶體后輸出中紅外脈沖激光；
[0008]所述Nd:YVO0aB體朝向LD激光二極管的一面鍍有與LD激光二極管輸出激光的中心波長(zhǎng)相同大小的增透膜和1064nm的高反膜，另一面鍍有1064nm的增透膜和與LD激光二極管輸出激光的中心波長(zhǎng)相同大小的高反膜；
[0009]所述碳納米管可飽和吸收鏡朝向NchYVO4晶體的一面及朝向第一平凹鏡的一面均鍍有1064nm的增透膜；
[0010]所述第一平凹鏡的平面和凹面均鍍有1064nm的增透膜且凹面還鍍有對(duì)1450nm-1650nm 的高反膜；
[0011]所述MgO = PPLN晶體的朝向第一、第二平凹鏡的面上均鍍有對(duì)1064nm、1450nm-1650nm、3000nm-4000nm 的增透膜；
[0012]所述第二平凹鏡的平面鍍有對(duì)3000nm-4000nm的增透膜，凹面鍍有對(duì)1064nm、1450nm-1650nm 的高反膜。
[0013]進(jìn)一步的，該振蕩器還包括紫銅塊，所述紫銅塊位于LD激光二極管和TEC制冷平臺(tái)之間。
[0014]優(yōu)選的，所述LD激光二極管輸出激光的中心波長(zhǎng)為808nm。
[0015]優(yōu)選的，所述Nd: YVO4晶體的長(zhǎng)為3mm、寬為3mm、厚為2mm。
[0016]優(yōu)選的，所述MgO: PPLN晶體的長(zhǎng)為30臟、寬為10mm、厚為1mm。
[0017]優(yōu)選的，所述TEC制冷平臺(tái)控制Nd: YVO4晶體的溫度為25V。
[0018]優(yōu)選的，所述溫控爐控制MgO = PPLN晶體的溫度為20 °C -350 °C。
[0019]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0020]1、本發(fā)明采用單壁碳納米管制備可飽和吸收鏡，具有恢復(fù)時(shí)間快(< Ips)、飽和光強(qiáng)度低、工作光譜范圍寬且制備方法簡(jiǎn)單、成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
[0021]2、本發(fā)明采用碳納米管可飽和吸收鏡作為被動(dòng)鎖模器件，可以實(shí)現(xiàn)ps?fs量級(jí)的超短脈沖激光輸出，大大提高了輸出脈沖功率和重復(fù)頻率。
[0022]3、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)泵浦光腔內(nèi)來(lái)回振蕩，且閑頻光在諧振腔內(nèi)往返一次能獲得雙程增益，從而可降低振蕩閾值，提高轉(zhuǎn)換效率。
[0023]4、本發(fā)明利用連續(xù)光直接產(chǎn)生脈沖激光泵浦MgO = PPLN晶體得到中紅外激光輸出，避免了走離效應(yīng)。
[0024]5、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、全固化、易于操作、便于推廣使用的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器的整體架構(gòu)圖。
[0026]其中:1為碳納米管可飽和吸收鏡、2為第一平凹鏡、3為第二平凹鏡、4為Nd = YVO4晶體、5為MgO = PPLN晶體、6為L(zhǎng)D激光二極管、7為TEC制冷平臺(tái)、8為溫控爐、9為紫銅塊。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028]近年來(lái)興起的碳納米材料引起了人們廣泛關(guān)注，單壁碳納米管在形成時(shí)其直徑大小(I?2nm)的分布范圍小，缺陷少，不容易被氧化具有更高的均勻一致性?；趩伪谔技{米管制備的SA具有恢復(fù)時(shí)間快(< Ips)、飽和光強(qiáng)低、鎖模自啟動(dòng)、工作光譜范圍寬且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明首次采用基于單壁碳納米管制備的可飽和吸收鏡作為中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器的被動(dòng)鎖模器件，利用連續(xù)光直接產(chǎn)生脈沖激光泵浦MgO:PPLN晶體提高了轉(zhuǎn)化效率，可以實(shí)現(xiàn)ps?fs量級(jí)的超短中紅外脈沖激光輸出。
[0030]如圖1所示，一種基于碳納米管可飽和吸收鏡的中紅外脈沖光學(xué)參量振蕩器，包括:LD激光二極管6、Nd = YVO4晶體4、TEC制冷平臺(tái)7、碳納米管可飽和吸收鏡1、第一平凹鏡2、Mg0:PPLN晶體5、溫控爐8、第二平凹鏡3，Nd:YV04晶體、碳納米管可飽和吸收鏡、第一平凹鏡、MgO: PPLN晶體、第二平凹鏡從左到右依次排列并在同一水平面上。
[0031]LD激光二極管最大輸出功率為5W，中心波長(zhǎng)為808nm。
[0032]Nd: YVO4晶體米用a軸切割，尺寸3謹(jǐn)X 3謹(jǐn)X 2謹(jǐn)，Nd 3+離子摻雜濃度I %，左端面 808nm的增透膜和1064nm的高反