CN111146672B - 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器 - Google Patents

窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN111146672B
CN111146672B CN201911400526.8A CN201911400526A CN111146672B CN 111146672 B CN111146672 B CN 111146672B CN 201911400526 A CN201911400526 A CN 201911400526A CN 111146672 B CN111146672 B CN 111146672B
Authority
CN
China
Prior art keywords
medium wave
light
crystal
degree
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911400526.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111146672A (zh
Inventor
姚宝权
刘高佑
戴通宇
段小明
杨科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201911400526.8A priority Critical patent/CN111146672B/zh
Publication of CN111146672A publication Critical patent/CN111146672A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111146672B publication Critical patent/CN111146672B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/1083—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering using parametric generation

Abstract

窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它属于光学领域，解决现有3μm～5μm中波红外固体激光器输出光谱线宽较宽的问题。窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器包括2.1μm半波片、中波半波片、偏振片、平凸透镜、反射镜、45°中波反射镜、BaGa4Se7晶体、45°中波滤光镜及ZnGeP2晶体；或窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器包括2.1μm半波片、中波半波片、偏振片、平凸透镜、反射镜、BaGa4Se7晶体、45°中波滤光镜、ZnGeP2晶体、0°输入镜及0°输出镜。本发明用于窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器。

Description

窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器
技术领域
本发明属于光学领域。
背景技术
3μm～5μm的中波红外激光处于大气透明窗口，并且该波段位于有毒气体、工业排放物和有害化学药剂等物质的本征吸收光谱带，该波段的激光被广泛地应用于痕量气体检测、大气污染物排放在线快速诊断与检测、光谱学和空间光通信等。目前，主流的飞机和火箭使用的燃料燃烧所释放的红外光的波段主要处于3μm～5μm中波红外波段，所以3μm～5μm中波红外激光在军事上可以应用于激光制导、光电对抗和光电探测等。窄线宽的中波光源更是能够大大增加差分吸收雷达的探测范围，满足光谱定标、侦毒与差分吸收雷达等对窄线宽激光的需求。
目前国内产生3μm～5μm的中波红外激光较为成熟的晶体是ZnGeP2，但普通ZnGeP2晶体输出光谱线宽较宽，谱宽在百纳米与数十纳米量级，无法满足光谱定标、侦毒与差分吸收雷达等对窄线宽激光的需求。
发明内容
本发明目的是为了解决现有3μm～5μm中波红外固体激光器输出光谱线宽较宽的问题，提供了窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器。
窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片、第二2.1μm半波片、第三2.1μm半波片、第四2.1μm半波片、中波半波片、第一偏振片、第二偏振片、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、第一45°中波反射镜、第二45°中波反射镜、第三45°中波反射镜、第四45°中波反射镜、BaGa4Se7晶体、第一45°中波滤光镜、第二45°中波滤光镜、第三45°中波滤光镜及ZnGeP2晶体；
第一2.1μm半波片和第一偏振片构成一号分光系统；第二2.1μm半波片和第二偏振片构成二号分光系统；
第一平凸透镜和第二平凸透镜凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜和第四平凸透镜凸面相对构成二号耦合系统；
第一45°中波反射镜、第二45°中波反射镜、第三45°中波反射镜、第四45°中波反射镜和BaGa4Se7晶体构成环形腔光学参量振荡器；
第二45°中波滤光镜、ZnGeP2晶体和第三45°中波滤光镜构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片，然后以45°角入射至第一偏振片，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜，并被第二反射镜反射至第三2.1μm半波片，经过第三2.1μm半波片的泵浦光进入环形腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光中的闲频光在环形腔光学参量振荡器内振荡且不输出，3μm～5μm的中波激光中的信号光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜，剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜透射出去，信号光被第一45°中波滤光镜反射至中波半波片，经过中波半波片的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜，并被第二45°中波滤光镜反射至ZnGeP2晶体；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片，然后以45°角入射至第二偏振片，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜，并被第一反射镜反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片，经过第四2.1μm半波片的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜，经过第二45°中波滤光镜的泵浦光入射至ZnGeP2晶体；
入射至ZnGeP2晶体的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜反射输出。
窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片、第二2.1μm半波片、第三2.1μm半波片、第四2.1μm半波片、中波半波片、第一偏振片、第二偏振片、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、BaGa4Se7晶体、第一45°中波滤光镜、第二45°中波滤光镜、第三45°中波滤光镜、ZnGeP2晶体、0°输入镜及0°输出镜；
第一2.1μm半波片和第一偏振片构成一号分光系统；第二2.1μm半波片和第二偏振片构成二号分光系统；
第一平凸透镜和第二平凸透镜凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜和第四平凸透镜凸面相对构成二号耦合系统；
BaGa4Se7晶体、0°输入镜和0°输出镜构成平行平面腔光学参量振荡器，且BaGa4Se7晶体位于0°输入镜和0°输出镜之间；
第二45°中波滤光镜、ZnGeP2晶体和第三45°中波滤光镜构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片，然后以45°角入射至第一偏振片，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜，并被第二反射镜反射至第三2.1μm半波片，经过第三2.1μm半波片的泵浦光进入平行平面腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜，3μm～5μm的中波激光中的闲频光及剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜透射出去，3μm～5μm的中波激光中的信号光被第一45°中波滤光镜反射至中波半波片，经过中波半波片的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜，并被第二45°中波滤光镜反射至ZnGeP2晶体；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片，然后以45°角入射至第二偏振片，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜，并被第一反射镜反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片，经过第四2.1μm半波片的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜，经过第二45°中波滤光镜的泵浦光入射至ZnGeP2晶体；
入射至ZnGeP2晶体的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜反射输出。
本发明所述窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它由光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)组成，设计了环形腔OPO和平行平面腔OPO两种腔形；
本发明经过第三2.1μm半波片的泵浦光进入黑色虚线框内组成的环形腔OPO或者平行平面腔OPO，2.1μm的泵浦光在经过含有BaGa4Se7晶体的光学参量振荡器(OPO)后进行了非线性转换，获得了3μm～5μm的中波激光，中波激光包含两个波长的激光，波长较短的称为信号光，波长较长的称为闲频光。对于环形腔OPO，中波激光从第二45°中波反射镜中输出，受限于第一45°中波反射镜、第二45°中波反射镜、第三45°中波反射镜及第四45°中波反射镜的镜片镀膜参数，非线性转换产生的闲频光在环形腔内只振荡但不输出，从第二45°中波反射镜中输出的只有信号光，信号光继续传播，以45°角入射于第一45°中波滤光镜表面，然后经过中波半波片后以45°角入射于第二45°中波滤光镜表面，最后入射于ZnGeP2晶体内。对于平行平面腔OPO，从0°输出镜中输出的激光包括信号光和闲频光，信号光和闲频光继续传播，以45°角入射于第一45°中波滤光镜表面，然后闲频光被第一45°中波滤光镜滤掉，信号光继续传播经过中波半波片后以45°角入射于第二45°中波滤光镜表面，最后入射于ZnGeP2晶体内。
本发明的优点：本发明所述窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它由光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)组成，采用第一2.1μm半波片和第一偏振片构成一号分光系统，通过旋转第一2.1μm半波片，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPO的泵浦功率大小，可以使OPO输出不同功率大小的信号光。
采用第二2.1μm半波片和第二偏振片构成二号分光系统，通过旋转第二2.1μm半波片，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPA的泵浦功率大小，可以使OPA输出不同功率大小的3μm～5μm中波输出光。
采用第一平凸透镜和第二平凸透镜凸面相对构成一号耦合系统，第三平凸透镜和第四平凸透镜凸面相对构成二号耦合系统，可以很方便地改变入射于BaGa4Se7晶体和ZnGeP2晶体表面的泵浦光斑大小。
采用第三2.1μm半波片和第四2.1μm半波片可以使2.1μm泵浦光和OPO输出的信号光保持在所需要的偏振态，进而保证非线性转换的正常进行。
环形腔OPO四个腔镜受限于第一45°中波反射镜、第二45°中波反射镜、第三45°中波反射镜、第四45°中波反射镜的镜片镀膜参数，非线性转换产生的闲频光在环形腔内振荡但不输出，只输出信号光，可以减小环形腔OPO中BaGa4Se7晶体的出光阈值，增大信号光的输出功率。
采用光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的结构，光学参量振荡器(OPO)所使用的BaGa4Se7晶体属于二类相位匹配晶体，由二类相位匹配BaGa4Se7晶体的特性决定，OPO所产生的中波信号光线宽较窄，OPA使用非线性系数大的ZnGeP2晶体作为工作介质，经过OPA放大后获得的中波输出光功率得到了明显放大，但线宽并没有明显加宽，可以从光学参量放大器(OPA)中输出较高功率的窄线宽中波激光。
本发明将光学参量振荡器技术和光学参量放大器技术相结合，极大地提高了光学参量放大器的放大系数，使得窄线宽中波激光实现较高功率运转，并且整个激光器系统结构紧凑，工作稳定性好，便于运载和操作。
经实验验证，对于环形腔OPO，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.84W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为5.5nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为1.56W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9nm。
经实验验证，对于平行平面腔OPO，0°输出镜的透过率为5％时，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.32W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为6nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为2.84W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9.5nm。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器的结构示意图；
图2为具体实施方式六所述的窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明，本实施方式窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3、第四2.1μm半波片1-4、中波半波片1-5、第一偏振片2-1、第二偏振片2-2、第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3、第四平凸透镜3-4、第一反射镜4-1、第二反射镜4-2、第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3、第四45°中波反射镜5-4、BaGa4Se7晶体6、第一45°中波滤光镜7-1、第二45°中波滤光镜7-2、第三45°中波滤光镜7-3及ZnGeP2晶体8；
第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统；第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统；
第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统；
第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3、第四45°中波反射镜5-4和BaGa4Se7晶体6构成环形腔光学参量振荡器；
第二45°中波滤光镜7-2、ZnGeP2晶体8和第三45°中波滤光镜7-3构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片1-1，然后以45°角入射至第一偏振片2-1，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜4-2，并被第二反射镜4-2反射至第三2.1μm半波片1-3，经过第三2.1μm半波片1-3的泵浦光进入环形腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光中的闲频光在环形腔光学参量振荡器内振荡且不输出，3μm～5μm的中波激光中的信号光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜7-1，剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜7-1透射出去，信号光被第一45°中波滤光镜7-1反射至中波半波片1-5，经过中波半波片1-5的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，并被第二45°中波滤光镜7-2反射至ZnGeP2晶体8；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片1-2，然后以45°角入射至第二偏振片2-2，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜4-1，并被第一反射镜4-1反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片1-4，经过第四2.1μm半波片1-4的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，经过第二45°中波滤光镜7-2的泵浦光入射至ZnGeP2晶体8；
入射至ZnGeP2晶体8的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体8内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体8出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜7-3，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜7-3透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜7-3反射输出。
本具体实施方式的有益效果是：
本具体实施方式所述窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它由光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)组成，采用第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统，通过旋转第一2.1μm半波片1-1，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPO的泵浦功率大小，可以使OPO输出不同功率大小的信号光。
采用第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统，通过旋转第二2.1μm半波片1-2，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPA的泵浦功率大小，可以使OPA输出不同功率大小的3μm～5μm中波输出光。
采用第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统，第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统，可以很方便地改变入射于BaGa4Se7晶体6和ZnGeP2晶体8表面的泵浦光斑大小。
采用第三2.1μm半波片1-3和第四2.1μm半波片1-4可以使2.1μm泵浦光和OPO输出的信号光保持在所需要的偏振态，进而保证非线性转换的正常进行。
环形腔OPO四个腔镜受限于第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3、第四45°中波反射镜5-4的镜片镀膜参数，非线性转换产生的闲频光在环形腔内振荡但不输出，只输出信号光，可以减小环形腔OPO中BaGa4Se7晶体6的出光阈值，增大信号光的输出功率。
采用光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的结构，光学参量振荡器(OPO)所使用的BaGa4Se7晶体6属于二类相位匹配晶体，由二类相位匹配BaGa4Se7晶体6的特性决定，OPO所产生的中波信号光线宽较窄，OPA使用非线性系数大的ZnGeP2晶体8作为工作介质，经过OPA放大后获得的中波输出光功率得到了明显放大，但线宽并没有明显加宽，可以从光学参量放大器(OPA)中输出较高功率的窄线宽中波激光。
本具体实施方式将光学参量振荡器技术和光学参量放大器技术相结合，极大地提高了光学参量放大器的放大系数，使得窄线宽中波激光实现较高功率运转，并且整个激光器系统结构紧凑，工作稳定性好，便于运载和操作。
经实验验证，对于环形腔OPO，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.84W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为5.5nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为1.56W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9nm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3及第四2.1μm半波片1-4表面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的中波半波片1-5表面镀有3μm～5μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的第一偏振片2-1及第二偏振片2-2表面均同时镀有对2.1μm垂直偏振光高反膜以及对2.1μm水平偏振光高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3及第四平凸透镜3-4表面均镀有2.1μm高透膜，焦距为20mm～400mm，直径为1mm～50mm；所述的第一反射镜4-1及第二反射镜4-2表面均镀有2.1μm高反膜，直径为10mm～50mm；所述的第一45°中波滤光镜7-1一面同时镀有3.5μm～4.0μm高反膜和4.4μm～4.7μm高透膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm；所述的第二45°中波滤光镜7-2和第三45°中波滤光镜7-3一面均镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的BaGa4Se7晶体6两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm；所述的ZnGeP2晶体8两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3及第四45°中波反射镜5-4一面均同时镀有3.5μm～4.0μm高透膜和4.4μm～4.7μm高反膜，另一面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式一至四相同。
本具体实施方式环形腔OPO四个腔镜采用一面同时镀有3.5μm～4.0μm高透膜和4.4μm～4.7μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜的45°中波反射镜，可以实现环形腔OPO闲频光振荡不输出，只输出信号光，可以减小环形腔OPO中BaGa4Se7晶体6的出光阈值，增大信号光的输出功率。
具体实施方式六：下面结合图2说明，本实施方式窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3、第四2.1μm半波片1-4、中波半波片1-5、第一偏振片2-1、第二偏振片2-2、第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3、第四平凸透镜3-4、第一反射镜4-1、第二反射镜4-2、BaGa4Se7晶体6、第一45°中波滤光镜7-1、第二45°中波滤光镜7-2、第三45°中波滤光镜7-3、ZnGeP2晶体8、0°输入镜9及0°输出镜10；
第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统；第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统；
第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统；
BaGa4Se7晶体6、0°输入镜9和0°输出镜10构成平行平面腔光学参量振荡器，且BaGa4Se7晶体6位于0°输入镜9和0°输出镜10之间；
第二45°中波滤光镜7-2、ZnGeP2晶体8和第三45°中波滤光镜7-3构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片1-1，然后以45°角入射至第一偏振片2-1，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜4-2，并被第二反射镜4-2反射至第三2.1μm半波片1-3，经过第三2.1μm半波片1-3的泵浦光进入平行平面腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜7-1，3μm～5μm的中波激光中的闲频光及剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜7-1透射出去，3μm～5μm的中波激光中的信号光被第一45°中波滤光镜7-1反射至中波半波片1-5，经过中波半波片1-5的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，并被第二45°中波滤光镜7-2反射至ZnGeP2晶体8；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片1-2，然后以45°角入射至第二偏振片2-2，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜4-1，并被第一反射镜4-1反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片1-4，经过第四2.1μm半波片1-4的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，经过第二45°中波滤光镜7-2的泵浦光入射至ZnGeP2晶体8；
入射至ZnGeP2晶体8的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体8内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体8出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜7-3，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜7-3透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜7-3反射输出。
本具体实施方式的有益效果是：
本具体实施方式所述窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它由光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)组成，采用第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统，通过旋转第一2.1μm半波片1-1，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPO的泵浦功率大小，可以使OPO输出不同功率大小的信号光。
采用第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统，通过旋转第二2.1μm半波片1-2，可以在不改变泵浦光斑大小、光束质量和光束发散角的情况下，根据需要来增加OPA的泵浦功率大小，可以使OPA输出不同功率大小的3μm～5μm中波输出光。
采用第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统，第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统，可以很方便地改变入射于BaGa4Se7晶体6和ZnGeP2晶体8表面的泵浦光斑大小。
采用第三2.1μm半波片1-3和第四2.1μm半波片1-4可以使2.1μm泵浦光和OPO输出的信号光保持在所需要的偏振态，进而保证非线性转换的正常进行。
采用光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的结构，光学参量振荡器(OPO)所使用的BaGa4Se7晶体6属于二类相位匹配晶体，由二类相位匹配BaGa4Se7晶体6的特性决定，OPO所产生的中波信号光线宽较窄，OPA使用非线性系数大的ZnGeP2晶体8作为工作介质，经过OPA放大后获得的中波输出光功率得到了明显放大，但线宽并没有明显加宽，可以从光学参量放大器(OPA)中输出较高功率的窄线宽中波激光。
本具体实施方式将光学参量振荡器技术和光学参量放大器技术相结合，极大地提高了光学参量放大器的放大系数，使得窄线宽中波激光实现较高功率运转，并且整个激光器系统结构紧凑，工作稳定性好，便于运载和操作。
经实验验证，对于平行平面腔OPO，0°输出镜10的透过率为5％时，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.32W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为6nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为2.84W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9.5nm。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3及第四2.1μm半波片1-4表面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的中波半波片1-5表面镀有3μm～5μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的第一偏振片2-1及第二偏振片2-2表面均同时镀有对2.1μm垂直偏振光高反膜以及对2.1μm水平偏振光高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七之一不同的是：所述的第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3及第四平凸透镜3-4表面均镀有2.1μm高透膜，焦距为20mm～400mm，直径为1mm～50mm；所述的第一反射镜4-1及第二反射镜4-2表面均镀有2.1μm高反膜，直径为10mm～50mm；所述的第一45°中波滤光镜7-1一面同时镀有3.5μm～4.0μm高反膜和4.4μm～4.7μm高透膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm；所述的第二45°中波滤光镜7-2和第三45°中波滤光镜7-3一面均镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：所述的BaGa4Se7晶体6两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm；所述的ZnGeP2晶体8两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm。其它与具体实施方式六至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：所述的0°输入镜9一面镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm；所述的0°输出镜10一面镀有3μm～5μm部分透过的膜，透过率为5％～50％，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm。其它与具体实施方式六至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
结合图1具体说明，窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3、第四2.1μm半波片1-4、中波半波片1-5、第一偏振片2-1、第二偏振片2-2、第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3、第四平凸透镜3-4、第一反射镜4-1、第二反射镜4-2、第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3、第四45°中波反射镜5-4、BaGa4Se7晶体6、第一45°中波滤光镜7-1、第二45°中波滤光镜7-2、第三45°中波滤光镜7-3及ZnGeP2晶体8；
第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统；第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统；
第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统；
第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3、第四45°中波反射镜5-4和BaGa4Se7晶体6构成环形腔光学参量振荡器；
第二45°中波滤光镜7-2、ZnGeP2晶体8和第三45°中波滤光镜7-3构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片1-1，然后以45°角入射至第一偏振片2-1，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜4-2，并被第二反射镜4-2反射至第三2.1μm半波片1-3，经过第三2.1μm半波片1-3的泵浦光进入环形腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光中的闲频光在环形腔光学参量振荡器内振荡且不输出，3μm～5μm的中波激光中的信号光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜7-1，剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜7-1透射出去，信号光被第一45°中波滤光镜7-1反射至中波半波片1-5，经过中波半波片1-5的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，并被第二45°中波滤光镜7-2反射至ZnGeP2晶体8；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片1-2，然后以45°角入射至第二偏振片2-2，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜4-1，并被第一反射镜4-1反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片1-4，经过第四2.1μm半波片1-4的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，经过第二45°中波滤光镜7-2的泵浦光入射至ZnGeP2晶体8；
入射至ZnGeP2晶体8的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体8内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体8出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜7-3，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜7-3透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜7-3反射输出。
所述第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3及第四2.1μm半波片1-4表面均镀有2.1μm高透膜，直径为15mm；所述的中波半波片1-5表面镀有3μm～5μm高透膜，直径为15mm；所述的第一偏振片2-1及第二偏振片2-2表面均同时镀有对2.1μm垂直偏振光高反膜以及对2.1μm水平偏振光高透膜，直径为20mm。
所述的第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3及第四平凸透镜3-4表面均镀有2.1μm高透膜，焦距分别为120mm、150mm、100mm及200mm，直径为10mm；所述的第一反射镜4-1及第二反射镜4-2表面均镀有2.1μm高反膜，直径为20mm；所述的第一45°中波滤光镜7-1一面同时镀有3.5μm～4.0μm高反膜和4.4μm～4.7μm高透膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm；所述的第二45°中波滤光镜7-2和第三45°中波滤光镜7-3一面均镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm。
所述的BaGa4Se7晶体6两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为33.72mm；所述的BaGa4Se7晶体6属于二类相位匹配，晶体规格为：8mm×8mm×33.72mm；所述的ZnGeP2晶体8两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为30mm；所述的ZnGeP2晶体8属于一类相位匹配晶体，晶体规格为6mm×3mm×30mm。
所述的第一45°中波反射镜5-1、第二45°中波反射镜5-2、第三45°中波反射镜5-3及第四45°中波反射镜5-4一面均同时镀有3.5μm～4.0μm高透膜和4.4μm～4.7μm高反膜，另一面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm。
经实验验证，本实施例对于环形腔OPO，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.84W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为5.5nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为1.56W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9nm。
实施例二：
结合图2具体说明，窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，它包括第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3、第四2.1μm半波片1-4、中波半波片1-5、第一偏振片2-1、第二偏振片2-2、第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3、第四平凸透镜3-4、第一反射镜4-1、第二反射镜4-2、BaGa4Se7晶体6、第一45°中波滤光镜7-1、第二45°中波滤光镜7-2、第三45°中波滤光镜7-3、ZnGeP2晶体8、0°输入镜9及0°输出镜10；
第一2.1μm半波片1-1和第一偏振片2-1构成一号分光系统；第二2.1μm半波片1-2和第二偏振片2-2构成二号分光系统；
第一平凸透镜3-1和第二平凸透镜3-2凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜3-3和第四平凸透镜3-4凸面相对构成二号耦合系统；
BaGa4Se7晶体6、0°输入镜9和0°输出镜10构成平行平面腔光学参量振荡器，且BaGa4Se7晶体6位于0°输入镜9和0°输出镜10之间；
第二45°中波滤光镜7-2、ZnGeP2晶体8和第三45°中波滤光镜7-3构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片1-1，然后以45°角入射至第一偏振片2-1，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜4-2，并被第二反射镜4-2反射至第三2.1μm半波片1-3，经过第三2.1μm半波片1-3的泵浦光进入平行平面腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜7-1，3μm～5μm的中波激光中的闲频光及剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜7-1透射出去，3μm～5μm的中波激光中的信号光被第一45°中波滤光镜7-1反射至中波半波片1-5，经过中波半波片1-5的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，并被第二45°中波滤光镜7-2反射至ZnGeP2晶体8；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片1-2，然后以45°角入射至第二偏振片2-2，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜4-1，并被第一反射镜4-1反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片1-4，经过第四2.1μm半波片1-4的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜7-2，经过第二45°中波滤光镜7-2的泵浦光入射至ZnGeP2晶体8；
入射至ZnGeP2晶体8的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体8内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体8出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜7-3，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜7-3透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜7-3反射输出。
所述第一2.1μm半波片1-1、第二2.1μm半波片1-2、第三2.1μm半波片1-3及第四2.1μm半波片1-4表面均镀有2.1μm高透膜，直径为15mm；所述的中波半波片1-5表面镀有3μm～5μm高透膜，直径为15mm；所述的第一偏振片2-1及第二偏振片2-2表面均同时镀有对2.1μm垂直偏振光高反膜以及对2.1μm水平偏振光高透膜，直径为20mm。
所述的第一平凸透镜3-1、第二平凸透镜3-2、第三平凸透镜3-3及第四平凸透镜3-4表面均镀有2.1μm高透膜，焦距分别为120mm、150mm、100mm及200mm，直径为10mm；所述的第一反射镜4-1及第二反射镜4-2表面均镀有2.1μm高反膜，直径为20mm；所述的第一45°中波滤光镜7-1一面同时镀有3.5μm～4.0μm高反膜和4.4μm～4.7μm高透膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm；所述的第二45°中波滤光镜7-2和第三45°中波滤光镜7-3一面均镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm。
所述的BaGa4Se7晶体6两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为33.72mm；所述的BaGa4Se7晶体6属于二类相位匹配，晶体规格为：8mm×8mm×33.72mm；所述的ZnGeP2晶体8两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为30mm；所述的ZnGeP2晶体8属于一类相位匹配晶体，晶体规格为6mm×3mm×30mm。
所述的0°输入镜9一面镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm；所述的0°输出镜10一面镀有3μm～5μm部分透过的膜，透过率为5％，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为20mm。
经实验验证，本实施例对于平行平面腔OPO，0°输出镜10的透过率为5％时，在重频为1kHz，总功率为23W的2.1μm泵浦下，OPO输出信号光功率为0.32W时对应的光谱半高全宽(FWHM)为6nm，对于3μm～5μm中波激光来说，该线宽较窄，经过OPA中的ZnGeP2晶体放大后，3μm～5μm中波输出功率为2.84W，对应的光谱半高全宽(FWHM)为9.5nm。

Claims (1)

1.窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器，其特征在于它包括第一2.1μm半波片(1-1)、第二2.1μm半波片(1-2)、第三2.1μm半波片(1-3)、第四2.1μm半波片(1-4)、中波半波片(1-5)、第一偏振片(2-1)、第二偏振片(2-2)、第一平凸透镜(3-1)、第二平凸透镜(3-2)、第三平凸透镜(3-3)、第四平凸透镜(3-4)、第一反射镜(4-1)、第二反射镜(4-2)、第一45°中波反射镜(5-1)、第二45°中波反射镜(5-2)、第三45°中波反射镜(5-3)、第四45°中波反射镜(5-4)、BaGa4Se7晶体(6)、第一45°中波滤光镜(7-1)、第二45°中波滤光镜(7-2)、第三45°中波滤光镜(7-3)及ZnGeP2晶体(8)；
第一2.1μm半波片(1-1)和第一偏振片(2-1)构成一号分光系统；第二2.1μm半波片(1-2)和第二偏振片(2-2)构成二号分光系统；
第一平凸透镜(3-1)和第二平凸透镜(3-2)凸面相对构成一号耦合系统；第三平凸透镜(3-3)和第四平凸透镜(3-4)凸面相对构成二号耦合系统；
第一45°中波反射镜(5-1)、第二45°中波反射镜(5-2)、第三45°中波反射镜(5-3)、第四45°中波反射镜(5-4)和BaGa4Se7晶体(6)构成环形腔光学参量振荡器；
第二45°中波滤光镜(7-2)、ZnGeP2晶体(8)和第三45°中波滤光镜(7-3)构成光学参量放大器；
2.1μm的泵浦光入射至第一2.1μm半波片(1-1)，然后以45°角入射至第一偏振片(2-1)，经一号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
一号分光系统分出的向下传播的泵浦光经过一号耦合系统后，以45°角入射至第二反射镜(4-2)，并被第二反射镜(4-2)反射至第三2.1μm半波片(1-3)，经过第三2.1μm半波片(1-3)的泵浦光进入环形腔光学参量振荡器，部分泵浦光进行非线性转换，得到3μm～5μm的中波激光，3μm～5μm的中波激光中的闲频光在环形腔光学参量振荡器内振荡且不输出，3μm～5μm的中波激光中的信号光及剩余泵浦光输出，并以45°角入射至第一45°中波滤光镜(7-1)，剩余泵浦光经第一45°中波滤光镜(7-1)透射出去，信号光被第一45°中波滤光镜(7-1)反射至中波半波片(1-5)，经过中波半波片(1-5)的信号光以45°角入射至第二45°中波滤光镜(7-2)，并被第二45°中波滤光镜(7-2)反射至ZnGeP2晶体(8)；
一号分光系统分出的向右传播的泵浦光入射至第二2.1μm半波片(1-2)，然后以45°角入射至第二偏振片(2-2)，经二号分光系统分成了向下传播的泵浦光和向右传播的泵浦光；
二号分光系统分出的向下传播的泵浦光以45°角入射至第一反射镜(4-1)，并被第一反射镜(4-1)反射至二号耦合系统，然后入射至第四2.1μm半波片(1-4)，经过第四2.1μm半波片(1-4)的泵浦光以45°角入射至第二45°中波滤光镜(7-2)，经过第二45°中波滤光镜(7-2)的泵浦光入射至ZnGeP2晶体(8)；
入射至ZnGeP2晶体(8)的部分泵浦光与信号光在ZnGeP2晶体(8)内进行非线性转换，信号光放大并得到闲频光，信号光与闲频光形成高功率的3μm～5μm的中波输出光，从ZnGeP2晶体(8)出射的高功率的3μm～5μm的中波输出光与剩余泵浦光以45°角入射至第三45°中波滤光镜(7-3)，剩余泵浦光经第三45°中波滤光镜(7-3)透射出去，高功率的3μm～5μm的中波输出光经第三45°中波滤光镜(7-3)反射输出；
所述的BaGa4Se7晶体(6)为II类相位匹配晶体；
所述第一2.1μm半波片(1-1)、第二2.1μm半波片(1-2)、第三2.1μm半波片(1-3)及第四2.1μm半波片(1-4)表面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的中波半波片(1-5)表面镀有3μm～5μm高透膜，直径为10mm～15mm；所述的第一偏振片(2-1)及第二偏振片(2-2)表面均同时镀有对2.1μm垂直偏振光高反膜以及对2.1μm水平偏振光高透膜，直径为10mm～20mm；
所述的第一平凸透镜(3-1)、第二平凸透镜(3-2)、第三平凸透镜(3-3)及第四平凸透镜(3-4)表面均镀有2.1μm高透膜，焦距为20mm～400mm，直径为1mm～50mm；所述的第一反射镜(4-1)及第二反射镜(4-2)表面均镀有2.1μm高反膜，直径为10mm～50mm；所述的第一45°中波滤光镜(7-1)一面同时镀有3.5μm～4.0μm高反膜和4.4μm～4.7μm高透膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm；所述的第二45°中波滤光镜(7-2)和第三45°中波滤光镜(7-3)一面均镀有3μm～5μm高反膜，另一面镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm；
所述的BaGa4Se7晶体(6)两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm；所述的ZnGeP2晶体(8)两面均同时镀有2.1μm高透膜和3μm～5μm高透膜，晶体长度为10mm～100mm；
所述的第一45°中波反射镜(5-1)、第二45°中波反射镜(5-2)、第三45°中波反射镜(5-3)及第四45°中波反射镜(5-4)一面均同时镀有3.5μm～4.0μm高透膜和4.4μm～4.7μm高反膜，另一面均镀有2.1μm高透膜，直径为10mm～20mm。
CN201911400526.8A 2019-12-30 2019-12-30 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器 Active CN111146672B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911400526.8A CN111146672B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911400526.8A CN111146672B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111146672A CN111146672A (zh) 2020-05-12
CN111146672B true CN111146672B (zh) 2021-03-23

Family

ID=70522134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911400526.8A Active CN111146672B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111146672B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6898218B2 (en) * 2002-06-24 2005-05-24 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for increasing the intensity of an eye safe laser
CN103259177A (zh) * 2013-04-26 2013-08-21 哈尔滨工业大学 基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器
CN105281191B (zh) * 2015-11-18 2018-01-26 浙江大学 一种产生高效率窄线宽中红外激光的装置及方法
CN107968313B (zh) * 2017-12-15 2019-07-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器
CN109038200B (zh) * 2018-08-10 2019-06-11 哈尔滨工业大学 高亮度的中波红外激光器
CN110061409A (zh) * 2019-05-08 2019-07-26 哈尔滨工业大学 窄线宽的10μm长波红外激光器

Also Published As

Publication number Publication date
CN111146672A (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5181211A (en) Eye-safe laser system
JP2000261081A (ja) レーザ
CN108258575B (zh) 一种高转换效率的长波红外光学参量振荡器
CN103259177A (zh) 基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器
CN104953461A (zh) 一种基于扭摆模腔和体光栅的固体激光器
CN105633789A (zh) 基于CdSe光学参量振荡器的远红外激光发生装置
CN106785847B (zh) 一种双复合谐振腔结构的波长可调谐固体激光器
CN103311791B (zh) 飞秒光学参量放大器
CN105119139B (zh) 基于双角锥谐振腔可调谐单纵模2μm固体激光器
CN103236633B (zh) 一种3-5μm波段中红外固体激光器
CN110048298B (zh) 一种轻小型长波红外激光产生装置
CN111129931A (zh) 种子光注入的10μm~12μm波段长波红外光学参量振荡器
CN111146672B (zh) 窄线宽的3μm～5μm中波红外固体激光器
US6344920B1 (en) Monolithic serial optical parametric oscillator
JP6907917B2 (ja) 波長変換装置
CN111416263A (zh) 一种基于磷锗锌晶体非共线相位匹配差频的太赫兹源
CN204992240U (zh) 一种相位偏置器及应用相位偏置器的光纤激光器
CN216648856U (zh) 一种全固态掺镨环形腔单频激光装置
CN105048268A (zh) 一种集成化相位偏置器及应用集成化相位偏置器的光纤激光器
JP7266089B2 (ja) 波長分離のための複屈折プリズム
CN102354897A (zh) 一种外部二次级联差频太赫兹光源发生装置及实现方法
CN112803224A (zh) 一种基于铌酸镓镧晶体的中红外波段差频激光器
CN201549762U (zh) 一种中红外激光系统
Shen et al. High-power long-wave infrared laser based on polarization beam coupling technique
CN112366507A (zh) 基于全固态连续波金绿宝石激光器的原子冷却光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant