CN113078536A - 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法 - Google Patents

一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113078536A
CN113078536A CN202110326029.9A CN202110326029A CN113078536A CN 113078536 A CN113078536 A CN 113078536A CN 202110326029 A CN202110326029 A CN 202110326029A CN 113078536 A CN113078536 A CN 113078536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
mirror
ppln
triangular prism
mgo
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.)
Granted
Application number
CN202110326029.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113078536B (zh
Inventor
于永吉
金光勇
王宇恒
赵锐
王超
吴春婷
陈薪羽
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.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and 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 Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN202110326029.9A priority Critical patent/CN113078536B/zh
Publication of CN113078536A publication Critical patent/CN113078536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113078536B publication Critical patent/CN113078536B/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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • 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
    • 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
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本公开公开了一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法，所述激光器的直腔从右至左依次放置有全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜；所述激光器的折形腔内放置有中红外参量光输出镜，以使从所述45度镜分束镜射出的光线能够到达所述中红外参量光输出镜。

Description

一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控 制方法
技术领域
本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法。
背景技术
3～5μm中红外波段激光处于大气主要透射窗口，在光谱探测、环境监测、医疗诊断、激光雷达以及光电对抗等军民领域具有广泛的应用前景。基于准相位匹配技术的光学参量振荡器(QPM-OPO)具有转换效率高、调谐方式灵活的突出优势，是获得高效可调谐中红外激光的有效方法之一。差分吸收雷达、THz光源、高精度激光测距系统、精细光谱测量等前沿科技对多波长中红外激光器的稳定性提出的更高的要求。传统的OPO腔中通过主动平移具有多个极化周期的PPMgOLN晶体，实现高功率的中红外波段闲频光的多波长输出,参见文献“J.Liu,Q.Liu,X.Yan,et al.High repetition frequency PPMgOLN mid-infraredoptical parametric oscillator.2010,7(9):630-633.”。但是该谐振腔结构复杂，稳定性差，输出波长范围受限，因此设计一种新型激光器结构显得极为重要。
发明内容
本发明提供了一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法，通过调节谐振腔中的棱镜组器件和一块激光晶体可以实现多波长中红外激光的输出，实现了对Nd:MgO:PPLN极化晶体进行侧面泵浦的突破，解决了目前多波长中红外激光器结构复杂和稳定性差的问题。
根据本发明的一方面，提出一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器，所述激光器包括全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜和中红外参量光输出镜，其中：
所述激光器的直腔从右至左依次放置有全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜；
所述激光器的折形腔内放置有中红外参量光输出镜，以使从所述45度镜分束镜射出的光线能够到达所述中红外参量光输出镜。
可选地，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体由上自下依次为顶层、通道层和底层，所述通道层包含多个通道，不同通道之间由间隔层隔离开。
可选地，所述813nm半导体泵浦源为侧面泵浦半导体泵浦源，用于发射泵浦光。
可选地，所述第一三角棱镜和第二三角棱镜的通光面镀有1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高透膜。
可选地，所述全反镜为平平镜，镀有1.08μm基频光和中红外闲频光高反膜。
可选地，所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、中红外参量光输出镜构成参量光谐振腔。
可选地，所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜构成1.08μm基频光谐振腔。
可选地，所述45度分束镜镀有813nm泵浦光高透膜、1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高反膜；所述声光Q开关通光面镀有1.08μm基频光增透膜。
可选地，所述1.08μm基频光全反镜为平凹镜，镀有1.08μm基频光高反膜；所述中红外参量光输出镜为平平镜，镀有3～5μm中红外参量光高透膜。
根据本发明的另一方面，还提出一种利用上述任一所述激光器输出激光的方法，所述方法包括：
步骤S1，813nm半导体泵浦源发射波长为813nm的、由多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体吸收主峰波长的泵浦光，侧面泵浦所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体；
步骤S2，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体吸收泵浦光形成粒子数反转，在由全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜构成的1.08μm基频光谐振腔内的持续反馈作用下形成基频光振荡，生成波长为1.08μm的基频光；
步骤S3，在1.08μm基频光的作用下，当由所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、中红外参量光输出镜构成的参量光谐振腔达到起振阈值后，1.08μm基频光经过全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的一个通道、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑，由45度镜分束镜折射，经中红外参量光输出镜反射后沿原光路反向传播；
步骤S4，移动第一三角棱镜和第二三角棱镜使得1.08μm基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的另一个通道，最终经全反镜反射，基频光在所述参量光谐振腔内振荡传播；
步骤S5，基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的两个通道非线性作用获得双波长中红外闲频光，经过所述45度分束镜折射，由中红外参量光输出镜输出。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明基于Nd:MgO:PPLN极化晶体具备出现基频光和中红外参量光现象的特点，在兼顾集成化紧凑性的同时，保证了直腔与折形腔内的基频光谐振腔和中红外参量光谐振腔腔型结构参数设计互不干扰，利用半导体激光器侧面泵浦技术在晶体的横截面上形成均匀的增益分布，利用双三角棱镜组合精准调节基频光线位置以确保光线在Nd:MgO:PPLN晶体的不同极化周期通道间振荡，产生多波长中红外波段激光，获得了激光光束质量好、转换效率高、同时还能够兼顾调节方便、结构紧凑的中红外可调谐激光器。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器的结构示意图。
图2为根据本发明一实施例的三角棱镜组位置关系示意图。
图3为根据本发明一实施例的一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器双棱镜波长控制方法的流程示意图。
图1中，各附图标记所指代的结构组件为：
1：全反镜；2：多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体；3：813nm半导体泵浦源；4：第一三角棱镜；5：第二三角棱镜；6：小孔光阑；7：45度镜分束镜；8：声光Q开关；9：1.08μm基频光全反镜；10：中红外参量光输出镜
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开实施例的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。
在本公开实施例中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开实施例。
图1为根据本发明一实施例的一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器的结构示意图，如图1所示，所述激光器包括全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、声光Q开关8、1.08μm基频光全反镜9和中红外参量光输出镜10，其中：
所述激光器的直腔从右至左依次放置有全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、声光Q开关8、1.08μm基频光全反镜9；
所述激光器的折形腔内放置有中红外参量光输出镜10，以使从所述45度镜分束镜7射出的光线能够到达所述中红外参量光输出镜10。
其中：
所述全反镜1用于反射基频光和中红外参量光。
所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2用于作为产生1.08μm基频光和中红外参量光的增益介质和变频介质，该晶体由上自下依次为顶层、通道层和底层，所述通道层包含多个通道，不同通道之间由间隔层隔离开，所述激光器输出激光的波长与激光在通道间驰豫振荡的路径有关。
所述813nm半导体泵浦源3为侧面泵浦半导体泵浦源，用于发射泵浦光。
所述第一三角棱镜4和第二三角棱镜5构成双棱镜组，用于调节基频光的轨迹，使得基频光在多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的不同晶体周期通道中振荡。
所述小孔光阑6的小孔直径为1.5mm。
所述45度镜分束镜7用于透射泵浦光，反射中红外闲频光。
所述声光Q开关8用于使所述基频光实现脉冲运转。
所述1.08μm基频光全反镜9用于反射1.08μm基频光。
所述中红外参量光输出镜10用于输出中红外闲频光。
在本发明一实施例中，所述全反镜1为平平镜，镀有1.08μm基频光和中红外闲频光高反膜。
在本发明一实施例中，所述813nm半导体泵浦源2的波长为813nm，泵浦方式为侧面泵浦。
在本发明一实施例中，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2采用a轴切割，晶体尺寸为：厚×宽×长＝2mm×6mm×40mm，MgO掺杂浓度设置为5％，Nd3+离子掺杂浓度设置为0.4％，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的两端镀有泵浦光和基频光高透膜以及中红外参量光高透膜，比如对于813nm泵浦光以及1080-1090nm基频光波段增透膜，3000nm～5000nm参量光波段高透膜。其中，所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体2的晶体材料内部由上自下依次为顶层、通道层和底层，其中，多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体是在一块晶体上，依次极化不同的周期，通常可以有十几个周期，所述多周期Nd:MgO:PPLN极化晶体2的顶层和底层厚度为1mm，所述通道层包含5个通道，通道的极化周期长度在28μm～33μm之间，通道厚度为1.2mm，不同通道之间由间隔层隔开，间隔层厚度为0.8mm，底层的底面贴合在温控装置上，温度可控制在25℃。
在本发明一实施例中，在所述激光器的直腔与折形腔内分别搭建参量光谐振腔和1.08μm基频光谐振腔，其中，所述全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、中红外参量光输出镜10构成参量光谐振腔；所述全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、声光Q开关8、1.08μm基频光全反镜9构成1.08μm基频光谐振腔。
在本发明一实施例中，第一三角棱镜4和第二三角棱镜5的通光面镀有1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高透膜。
在本发明一实施例中，所述45度分束镜7镀有813nm泵浦光高透膜、1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高反膜。
在本发明一实施例中，所述声光Q开关8通光面镀有1.08μm基频光增透膜。
在本发明一实施例中，所述1.08μm基频光全反镜为平凹镜，镀有1.08μm基频光高反膜。
在本发明一实施例中，所述中红外参量光输出镜10为平平镜，镀有3～5μm中红外参量光高透膜。
基于上述技术方案，所述813nm半导体泵浦源3发射波长为813nm的、由所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2吸收主峰波长的泵浦光，泵浦光在所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2侧面几个面环绕照射进行激励，构成侧面泵浦模式，即侧面泵浦所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2吸收泵浦光形成粒子数反转，在由所述全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、声光Q开关8、1.08μm基频光全反镜9构成的所述1.08μm基频光谐振腔内的持续反馈作用下形成基频光振荡，生成波长为1.08μm的基频光。在1.08μm基频光的作用下，当由所述全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、中红外参量光输出镜10构成的所述参量光谐振腔达到起振阈值后，1.08μm基频光经过全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的一个通道、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6，由45度镜分束镜7折射，经中红外参量光输出镜10反射后沿原光路反向传播，此时移动第一三角棱镜4和第二三角棱镜5使得1.08μm基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的另一个通道，最终经全反镜1反射，光线在所述1.08μm基频光谐振腔内形成循环传播。所述1.08μm基频光在所述参量光谐振腔内驰豫振荡，1.08μm基频光满足e+e＝e的准相位匹配变频条件，可以参与光参量振荡,在1.08μm基频光的作用下，当参量光谐振腔中增益大于损耗时，开始同步产生振荡的中红外闲频光。最终经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的不同通道获得相对应的中红外波段闲频光，经过所述45度分束镜7折射，由中红外参量光输出镜10输出。
其中，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2具有多个周期通道，基频光在通道间穿梭振荡的路径不同，所述激光器输出激光的波长就不同，也就是说，本发明能够借助所述第一三角棱镜4和第二三角棱镜5的移动，使得基频光进入到多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的入口通道可根据输出波长的需要进行调整，进而实现激光通道路径的调整，最终实现中红外波长的主动选择。
图2为根据本发明一实施例的三角棱镜组位置关系示意图，如图2所示，实线表示所述第一三角棱镜4、第二三角棱镜5和基频光轨迹，虚线表示所述第一三角棱镜4、第二三角棱镜5向上平移后的位置以及基频光的轨迹。由图2可见，将第一三角棱镜4和第二三角棱镜5向上平移后，与此同时基频光的路径也发生改变，而入射光与出射光始终保持水平，入射光与出射光之间的距离与多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的各个通道路径的相对位置呈一一对应关系。三角棱镜是一种天然相干合成的光学元件，对保证固体激光器或者激光测距系统及测量精度的稳定性有着巨大的作用。运用双棱镜波长控制方法的侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器相比于其他可调谐中红外激光器在不同激光波段的调节具有更高的稳定性。
其中，所述基频光同时对所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2形成泵浦，依靠所述全反镜1与中红外参量光输出镜10的设计以及所述中红外参量光振荡腔的腔长设计，能够保证振荡参量光光斑束腰与基频光光斑束腰位置重合，当所述基频光泵浦功率高于参量光振荡腔起振阈值后，形成同步运转稳定振荡的信号光并且对应产生中红外参量光。
上述激光器侧面泵浦的结构相比端面泵浦的结构，具有使得Nd:MgO:PPLN极化晶体内的增益区域广且均匀的特点，因而内部不会出现严重的晶体热效应，侧面泵浦结构有利于获得高功率激光的输出。利用813nm的半导体泵浦源侧面泵浦Nd:MgO:PPLN极化晶体，能够保证中红外激光输出的转化效率和稳定性。另外，OPO腔中通过平移双三角棱镜组使得1.08μm基频光在Nd:MgO:PPLN极化晶体的不同通道中驰豫振荡，可以获得多波长中红外激光输出，实现3～5μm波长范围中红外激光的主动可控激光输出。
图3为根据本发明一实施例的一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器双棱镜波长控制方法的流程示意图，如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，813nm半导体泵浦源3发射波长为813nm的、由多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2吸收主峰波长的泵浦光，侧面泵浦所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2；
步骤S2，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2吸收泵浦光形成粒子数反转，在由全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、声光Q开关8、1.08μm基频光全反镜9构成的1.08μm基频光谐振腔内的持续反馈作用下形成基频光振荡，生成波长为1.08μm的基频光；
步骤S3，在1.08μm基频光的作用下，当由所述全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2、813nm半导体泵浦源3、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6、45度镜分束镜7、中红外参量光输出镜10构成的参量光谐振腔达到起振阈值后，1.08μm基频光经过全反镜1、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的一个通道、第一三角棱镜4、第二三角棱镜5、小孔光阑6，由45度镜分束镜7折射，经中红外参量光输出镜10反射后沿原光路反向传播；
步骤S4，移动第一三角棱镜4和第二三角棱镜5使得1.08μm基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的另一个通道，最终经全反镜1反射，基频光在所述参量光谐振腔内振荡传播；
步骤S5，基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体2的两个通道非线性作用获得双波长中红外闲频光，经过所述45度分束镜7折射，由中红外参量光输出镜10输出。
综上，本发明的目的在于解决基于侧面泵浦Nd:MgO:PPLN极化晶体自光参量振荡过程中不能自由可控输出中红外激光的问题。通过在晶体的直腔与折形腔内分别搭建参量光谐振腔和1.08μm基频光谐振腔，通过改变声光Q开关器件的重复频率来控制基频光的平均功率和脉冲频率的间隔，采用调节一对三角棱镜位置的方式选择不同的晶体周期通道，最终进行3～5μm波段中红外激光的主动调控切换输出，达到宽调谐输出波长的目的，同时还提出了一种双棱镜波长控制方法。这种基于多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体中红外可调谐激光器在保证应用指标同时，具备了结构紧凑、稳定性好、光束质量好、能量转换效率高的优势。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器，其特征在于，所述激光器包括全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜和中红外参量光输出镜，其中：
所述激光器的直腔从右至左依次放置有全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜；
所述激光器的折形腔内放置有中红外参量光输出镜，以使从所述45度镜分束镜射出的光线能够到达所述中红外参量光输出镜。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体由上自下依次为顶层、通道层和底层，所述通道层包含多个通道，不同通道之间由间隔层隔离开。
3.根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述813nm半导体泵浦源为侧面泵浦半导体泵浦源，用于发射泵浦光。
4.根据权利要求1-3任一所述的激光器，其特征在于，所述第一三角棱镜和第二三角棱镜的通光面镀有1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高透膜。
5.根据权利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于，所述全反镜为平平镜，镀有1.08μm基频光和中红外闲频光高反膜。
6.根据权利要求1-5任一所述的激光器，其特征在于，所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、中红外参量光输出镜构成参量光谐振腔。
7.根据权利要求1-6任一所述的激光器，其特征在于，所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜构成1.08μm基频光谐振腔。
8.根据权利要求1-7任一所述的激光器，其特征在于，所述45度分束镜镀有813nm泵浦光高透膜、1.08μm基频光高透膜和中红外闲频光高反膜；所述声光Q开关通光面镀有1.08μm基频光增透膜。
9.根据权利要求1-8任一所述的激光器，其特征在于，所述1.08μm基频光全反镜为平凹镜，镀有1.08μm基频光高反膜；所述中红外参量光输出镜为平平镜，镀有3～5μm中红外参量光高透膜。
10.一种利用权利要求1-9任一所述激光器输出激光的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，813nm半导体泵浦源发射波长为813nm的、由多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体吸收主峰波长的泵浦光，侧面泵浦所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体；
步骤S2，所述多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体吸收泵浦光形成粒子数反转，在由全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、声光Q开关、1.08μm基频光全反镜构成的1.08μm基频光谐振腔内的持续反馈作用下形成基频光振荡，生成波长为1.08μm的基频光；
步骤S3，在1.08μm基频光的作用下，当由所述全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体、813nm半导体泵浦源、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑、45度镜分束镜、中红外参量光输出镜构成的参量光谐振腔达到起振阈值后，1.08μm基频光经过全反镜、多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的一个通道、第一三角棱镜、第二三角棱镜、小孔光阑，由45度镜分束镜折射，经中红外参量光输出镜反射后沿原光路反向传播；
步骤S4，移动第一三角棱镜和第二三角棱镜使得1.08μm基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的另一个通道，最终经全反镜反射，基频光在所述参量光谐振腔内振荡传播；
步骤S5，基频光经过多周期通道Nd:MgO:PPLN极化晶体的两个通道非线性作用获得双波长中红外闲频光，经过所述45度分束镜折射，由中红外参量光输出镜输出。
CN202110326029.9A 2021-03-26 2021-03-26 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法 Active CN113078536B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110326029.9A CN113078536B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110326029.9A CN113078536B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113078536A true CN113078536A (zh) 2021-07-06
CN113078536B CN113078536B (zh) 2022-05-20

Family

ID=76610460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110326029.9A Active CN113078536B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113078536B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024100865A1 (ja) * 2022-11-10 2024-05-16 日本電信電話株式会社 光導波路素子およびその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070147443A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Academia Sinica High repetition rate visible optical parametric oscillator
CN103633544A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 山东大学 基于多通道光学超晶格的多波长可调谐激光器
CN105680309A (zh) * 2016-04-06 2016-06-15 南京大学 一种紧凑结构皮秒脉冲宽调谐中红外激光器
CN108666862A (zh) * 2018-04-26 2018-10-16 长春理工大学 一种红外双波长可调谐自光参量振荡器
CN110797750A (zh) * 2019-09-27 2020-02-14 中国科学院电子学研究所 一种输出双波长中红外的光参量振荡器
CN112421364A (zh) * 2020-11-17 2021-02-26 长春理工大学 一种基于Nd:MgO:PPLN晶体的中红外双波长时域可编程调控激光器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070147443A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Academia Sinica High repetition rate visible optical parametric oscillator
CN103633544A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 山东大学 基于多通道光学超晶格的多波长可调谐激光器
CN105680309A (zh) * 2016-04-06 2016-06-15 南京大学 一种紧凑结构皮秒脉冲宽调谐中红外激光器
CN108666862A (zh) * 2018-04-26 2018-10-16 长春理工大学 一种红外双波长可调谐自光参量振荡器
CN110797750A (zh) * 2019-09-27 2020-02-14 中国科学院电子学研究所 一种输出双波长中红外的光参量振荡器
CN112421364A (zh) * 2020-11-17 2021-02-26 长春理工大学 一种基于Nd:MgO:PPLN晶体的中红外双波长时域可编程调控激光器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024100865A1 (ja) * 2022-11-10 2024-05-16 日本電信電話株式会社 光導波路素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113078536B (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112993727B (zh) 一种基于多周期Nd:MgO:PPLN伺服匹配控制中红外差分双波长激光器
CN110112642B (zh) 一种光学参量振荡器
CN108666862B (zh) 一种红外双波长可调谐自光参量振荡器
CN106785847B (zh) 一种双复合谐振腔结构的波长可调谐固体激光器
CN107046222B (zh) 一种实现相近双波长输出的内腔光学参量振荡器
CN110571639B (zh) 一种种子光注入的纳秒脉冲窄线宽光学参量振荡器
CN216850735U (zh) 一种窄线宽双波长固体激光器
CN110797750A (zh) 一种输出双波长中红外的光参量振荡器
CN109742648A (zh) 基于外腔光参量振荡和受激拉曼散射效应的红外固体激光器
CN113078536B (zh) 一种侧向泵浦Nd:MgO:PPLN中红外激光器及其双棱镜波长控制方法
CN216648854U (zh) 一种占比可调的正交偏振双波长激光器
JP2016218373A (ja) 多波長発振型光パラメトリック発振装置および多波長発振型光パラメトリック発振方法
CN113078542B (zh) 一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长激光器及方法
CN104393474A (zh) 一种窄脉宽激光器
Pomeranz et al. Tm: YAlO3 laser pumped ZGP mid-IR source
JP2006171624A (ja) テラヘルツ波発生システム
CN112234422B (zh) 一种双模式可切换输出的中红外光参量振荡器
CN114204394A (zh) 一种占比可调的正交偏振双波长激光器
CN113471796A (zh) 一种被动调q激光内腔抽运式中红外双波段激光器
CN113948953A (zh) 级联泵浦的掺铒激光器
CN103236638B (zh) 一种基于体光栅构成半内腔式光学参量振荡器的2μm激光器
CN114156727B (zh) 一种高功率中红外可调谐飞秒激光产生装置
CN220066399U (zh) 一种脉冲时序可调控的激光产生装置
CN217507916U (zh) 一种双波长黄光激光器装置
CN1140945C (zh) 非谐振腔型光参量振荡器

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