CN115548855B - 基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置 - Google Patents

基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提出一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置，属于红外激光技术领域。所述硒镓钡晶体位于非线性光参量振荡器中，所述方法和装置利用所述非线性光参量振荡器产生双波段中远红外激光。

Description

基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置
技术领域
本发明属于红外激光技术领域，尤其涉及一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置。
背景技术
当前，中远红外激光在光电对抗、环境监测、医学、分子光谱学等领域有着广泛而重要的应用。光参量振荡器(OPO，optical parametric oscillator，由非线性晶体和光学谐振腔组成，可以实现输出波长的大范围连续调谐)可将成熟的1.06μm激光转换为中远红外激光，并具有全固化、小型化、输出波长宽波段可调、结构简单等优点。在目前的1.06μm激光泵浦OPO中，泵浦光一次一般只能产生一组信号光和闲频光，其中信号光位于近红外波段，在OPO腔内振荡；闲频光位于中红外或者远红外波段，通过OPO腔输出。
通过对BGSe(BaGa4Se7，硒镓钡，一种中远红外非线性晶体)晶体的研究发现，当晶体按照主平面进行切割时，1.06μm激光泵浦BGSe OPO只能产生一组信号光和闲频光。为有效对抗复合波段的激光制导武器，迫切需要一种能够同时输出多个波段、波长可以连续调谐的中远红外激光。
发明内容
本发明从实际需求和应用的角度出发，针对现有技术存在的问题，提供一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方案。
本发明第一方面公开了一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法。所述硒镓钡晶体位于非线性光参量振荡器中，所述方法利用所述非线性光参量振荡器产生双波段中远红外激光；包括：步骤S1、在所述非线性光参量振荡器中，沿光传输轴线依次配置第一腔镜、所述硒镓钡晶体和第二腔镜；其中，所述第一腔镜透射到达所述非线性光参量振荡器的泵浦光，所述泵浦光经所述硒镓钡晶体后分解为信号光和闲频光，所述第二腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光；步骤S2、配置所述泵浦光经所述硒镓钡晶体的切割角，使得所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光；其中，所述切割角为(θ,φ)，θ表示切割方向与三维坐标系中Z轴的夹角，φ表示所述切割方向在X-O-Y平面上的投影与所述三维坐标系中X-O-Z平面的夹角，当所述切割角在以下任一范围内时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光：(1)φ＝10°且θ∈[38°,42°]；(2)φ＝20°且θ∈[40°,60°]；(3)φ＝30°且θ∈[33°,37°]；(4)φ＝40°且θ∈[41°,45°]；(5)φ＝50°且θ∈[24°,28°]；(6)φ＝60°且θ∈[40°,46°]；(7)φ＝70°且θ∈[30°,34°]；(8)φ＝80°且θ∈[32°,36°]；步骤S3、捕获所述双波段中远红外激光，包括I类匹配下的闲频光和II-B类匹配下的闲频光。
根据本发明第一方面的方法，在θ的角度范围内连续调谐θ时，捕获的所述双波段中远红外激光的波长在对应的波长范围内连续调谐。
根据本发明第一方面的方法，所述泵浦光为激光器泵浦输出的脉冲激光，所述激光器泵浦输出的泵浦光先后经小孔光阑和望远镜系统后到达所述非线性光参量振荡器；所述小孔光阑用于动态调节所述Nd:YAG激光器泵浦输出的泵浦光的光斑半径，使得经所述小孔光阑的泵浦光具有第一光斑半径R1；所述望远镜系统包括凸透镜和凹透镜，所述望远镜系统用于进一步调节经所述小孔光阑的泵浦光的光斑半径，使得所述经所述望远镜系统的泵浦光具有第二光斑半径R2，且R2＜R1；经所述望远镜系统的泵浦光相比于经所述小孔光阑的泵浦光，具有更高的光能量密度，且光能量损失率低于损失阈值，所述光能量损失率L＝1-E1/E2，E1为经所述望远镜系统的泵浦光的光能量，E2为经所述小孔光阑的泵浦光的光能量。
根据本发明第一方面的方法，所述激光器为Nd:YAG激光器，所述脉冲激光的波长为1.06微米、脉宽范围为[1纳米,100纳米]。
根据本发明第一方面的方法，所述第一腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光，所述硒镓钡晶体透射所述泵浦光、所述信号光和所述闲频光；所述信号光被所述第一腔镜和所述第二腔镜反射，反射过程中被所述硒镓钡晶体透射，使得所述信号光在所述非线性光参量振荡器中形成振荡效应；所述第一腔镜每次反射所述信号光时，经所述第一腔镜反射的信号光与后续到达的泵浦光叠加，经所述硒镓钡晶体后分解出具有更高能量的信号光和闲频光，从而形成振荡叠加效应，使得所述第二腔镜透射出转换效率高于转换阈值的闲频光。
根据本发明第一方面的方法，所述第二腔镜透射所述泵浦光；经所述硒镓钡晶体后未被分解的部分泵浦光与所述闲频光一同被所述第二腔镜透射，作为所述非线性光参量振荡器的输出。
根据本发明第一方面的方法，在所述非线性光参量振荡器后配置滤光镜，所述滤光镜位于所述光传输轴线上，且不垂直于所述光传输轴线，与所述光传输轴线的夹角范围为[3°,10°]；所述滤光镜反射所述泵浦光，使得被所述滤光镜反射的泵浦光不损伤所述光传输轴线上的其他设备，所述滤光镜透射所述闲频光，使得经所述滤光镜透射的闲频光被捕获。
根据本发明第一方面的方法，所述I类匹配下的有效非线性系数等于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出均等的所述I类匹配下的闲频光和所述II-B类匹配下的闲频光；所述I类匹配下的有效非线性系数大于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光多于所述II-B类匹配下的闲频光；所述I类匹配下的有效非线性系数小于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光少于所述II-B类匹配下的闲频光。
本发明第二方面公开了一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的装置。所述装置包括非线性光参量振荡器，所述硒镓钡晶体位于所述非线性光参量振荡器中，其中：在所述非线性光参量振荡器中，沿光传输轴线依次配置有第一腔镜、所述硒镓钡晶体和第二腔镜；其中，所述第一腔镜透射到达所述非线性光参量振荡器的泵浦光，所述泵浦光经所述硒镓钡晶体后分解为信号光和闲频光，所述第二腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光；所述泵浦光经所述硒镓钡晶体时具有切割角，配置所述切割角使得所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光；其中，所述切割角为(θ,φ)，θ表示切割方向与三维坐标系中Z轴的夹角，φ表示所述切割方向在X-O-Y平面上的投影与所述三维坐标系中X-O-Z平面的夹角，当所述切割角在以下任一范围内时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光：(1)φ＝10°且θ∈[38°,42°]；(2)φ＝20°且θ∈[40°,60°]；(3)φ＝30°且θ∈[33°,37°]；(4)φ＝40°且θ∈[41°,45°]；(5)φ＝50°且θ∈[24°,28°]；(6)φ＝60°且θ∈[40°,46°]；(7)φ＝70°且θ∈[30°,34°]；(8)φ＝80°且θ∈[32°,36°]。所述双波段中远红外激光包括I类匹配下的闲频光和II-B类匹配下的闲频光。
根据本发明第二方面的装置，所述装置还包括激光器、小孔光阑、望远镜系统和滤光镜，其中：所述泵浦光为所述激光器泵浦输出的脉冲激光，所述激光器泵浦输出的泵浦光先后经所述小孔光阑和所述望远镜系统后到达所述非线性光参量振荡器；所述小孔光阑用于动态调节所述Nd:YAG激光器泵浦输出的泵浦光的光斑半径，使得经所述小孔光阑的泵浦光具有第一光斑半径R1；所述望远镜系统包括凸透镜和凹透镜，所述望远镜系统用于进一步调节经所述小孔光阑的泵浦光的光斑半径，使得所述经所述望远镜系统的泵浦光具有第二光斑半径R2，且R2＜R1；经所述望远镜系统的泵浦光相比于经所述小孔光阑的泵浦光，具有更高的光能量密度，且光能量损失率低于损失阈值，所述光能量损失率L＝1-E1/E2，E1为经所述望远镜系统的泵浦光的光能量，E2为经所述小孔光阑的泵浦光的光能量；在所述非线性光参量振荡器后配置滤光镜，所述滤光镜位于所述光传输轴线上，且不垂直于所述光传输轴线，与所述光传输轴线的夹角范围为[3°,10°]；经所述硒镓钡晶体后未被分解的部分泵浦光与所述闲频光一同被所述第二腔镜透射，所述滤光镜反射所述泵浦光，使得被所述滤光镜反射的泵浦光不损伤所述光传输轴线上的其他设备，所述滤光镜透射所述闲频光，使得经所述滤光镜透射的闲频光被捕获。
本发明提供的技术方案一种能够同时输出多个波段、波长可以连续调谐的中远红外激光。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的装置的组成示意图；
图2为根据本发明实施例的在BGSe晶体的φ＝20°的情况下，1.06微米激光泵浦BGSe OPO输出闲频光的相位匹配曲线和有效非线性系数的对应关系图；
图3为根据本发明实施例的利用1.06微米激光泵浦切割角为(56°,20°)的BGSeOPO的示意图；
图4为根据本发明实施例的利用1.06微米激光泵浦切割角为(42.5°,40°)的BGSeOPO的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置，所述硒镓钡晶体位于非线性光参量振荡器中，所述方法和装置利用所述非线性光参量振荡器产生双波段中远红外激光。
图1为根据本发明实施例的基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的装置的组成示意图；如图1所示，在所述非线性光参量振荡器中，沿光传输轴线依次配置第一腔镜(M1)、所述硒镓钡晶体(BGSe)和第二腔镜(M2)；其中，所述第一腔镜透射到达所述非线性光参量振荡器的泵浦光，所述泵浦光经所述硒镓钡晶体后分解为信号光和闲频光，所述第二腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光。
所述方法配置所述泵浦光经所述硒镓钡晶体的切割角，使得所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光；其中，所述切割角为(θ,φ)，θ表示切割方向与三维坐标系中Z轴的夹角，φ表示所述切割方向在X-O-Y平面上的投影与所述三维坐标系中X-O-Z平面的夹角，当所述切割角在以下任一范围内时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光：
(1)φ＝10°且θ∈[38°,42°]；
(2)φ＝20°且θ∈[40°,60°]；
(3)φ＝30°且θ∈[33°,37°]；
(4)φ＝40°且θ∈[41°,45°]；
(5)φ＝50°且θ∈[24°,28°]；
(6)φ＝60°且θ∈[40°,46°]；
(7)φ＝70°且θ∈[30°,34°]；
(8)φ＝80°且θ∈[32°,36°]。
所述方法还捕获所述双波段中远红外激光，包括I类匹配下的闲频光和II-B类匹配下的闲频光。
在一些实施例中，在θ的角度范围内连续调谐θ时，捕获的所述双波段中远红外激光的波长在对应的波长范围内连续调谐。
在一些实施例中，所述泵浦光为激光器泵浦输出的脉冲激光；所述激光器为Nd:YAG激光器，所述脉冲激光的波长为1.06微米、脉宽范围为[1纳米,100纳米]。
在一些实施例中，所述激光器泵浦输出的泵浦光先后经小孔光阑(D)和望远镜系统(T)后到达所述非线性光参量振荡器。
在一些实施例中，所述小孔光阑用于动态调节所述Nd:YAG激光器泵浦输出的泵浦光的光斑半径，使得经所述小孔光阑的泵浦光具有第一光斑半径R1。所述望远镜系统包括凸透镜和凹透镜，所述望远镜系统用于进一步调节经所述小孔光阑的泵浦光的光斑半径，使得所述经所述望远镜系统的泵浦光具有第二光斑半径R2，且R2＜R1。经所述望远镜系统的泵浦光相比于经所述小孔光阑的泵浦光，具有更高的光能量密度，且光能量损失率低于损失阈值，所述光能量损失率L＝1-E1/E2，E1为经所述望远镜系统的泵浦光的光能量，E2为经所述小孔光阑的泵浦光的光能量。
在一些实施例中，所述第一腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光，所述硒镓钡晶体透射所述泵浦光、所述信号光和所述闲频光。所述信号光被所述第一腔镜和所述第二腔镜反射，反射过程中被所述硒镓钡晶体透射，使得所述信号光在所述非线性光参量振荡器中形成振荡效应。所述第一腔镜每次反射所述信号光时，经所述第一腔镜反射的信号光与后续到达的泵浦光叠加，经所述硒镓钡晶体后分解出具有更高能量的信号光和闲频光，从而形成振荡叠加效应，使得所述第二腔镜透射出转换效率高于转换阈值的闲频光。
在一些实施例中，所述第二腔镜透射所述泵浦光。经所述硒镓钡晶体后未被分解的部分泵浦光与所述闲频光一同被所述第二腔镜透射，作为所述非线性光参量振荡器的输出。
在一些实施例中，在所述非线性光参量振荡器后配置滤光镜F，所述滤光镜位于所述光传输轴线上，且不垂直于所述光传输轴线，与所述光传输轴线的夹角范围为[3°,10°]；所述滤光镜反射所述泵浦光，使得被所述滤光镜反射的泵浦光不损伤所述光传输轴线上的其他设备，所述滤光镜透射所述闲频光，使得经所述滤光镜透射的闲频光被捕获。
在一些实施例中，所述I类匹配下的有效非线性系数等于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出均等的所述I类匹配下的闲频光和所述II-B类匹配下的闲频光；所述I类匹配下的有效非线性系数大于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光多于所述II-B类匹配下的闲频光；所述I类匹配下的有效非线性系数小于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光少于所述II-B类匹配下的闲频光。
具体示例1：
利用1.06微米激光泵浦非主平面切割的BGSe晶体，同时得到了两组信号光和闲频光。其中一组信号光和闲频光满足BGSe晶体的I类相位匹配条件，另一组信号光和闲频光满足BGSe晶体的II-B类相位匹配条件。以1.06微米激光泵浦切割角为(56°,20°)的BGSe晶体为例，在正入射条件下，可以获得3199纳米和4642纳米两种闲频光的激光输出。当对BGSe晶体进行旋转时，其输出波长可以随晶体与泵浦光夹角的变化而连续变化。
具体示例2：
Nd：YAG输出脉宽为几纳秒至几十纳秒的1.06微米脉冲激光，D为小孔光阑，T为望远镜系统，M1和M2镜对泵浦光(1.06微米)高透，对信号光(1.13-1.65微米)高反，对闲频光(3-17微米)高透。F镜倾斜一个小角度放置，对泵浦光(1064纳米)高反、对信号光(1.13-1.65微米)高反，对闲频光(3-17微米)高透。BGSe晶体在泵浦光(1.06微米)、信号光(1.13-1.65微米)、闲频光(3-17微米)三个波段内高透。
具体示例3：
如图2所示，在BGSe晶体的φ＝20°的情况下，1.06微米激光泵浦BGSe OPO输出闲频光的相位匹配曲线和有效非线性系数的情况。靠下方的实线为BGSe I类相位匹配条件下切割角θ与输出波长之间的关系，对应左侧的纵坐标轴；靠下方的虚线为I类相位匹配条件下切割角θ与有效非线性系数之间的关系，对应右侧的纵坐标轴。靠上方的实线为BGSe II-B类相位匹配条件下切割角θ与输出波长之间的关系，对应左侧的纵坐标轴；靠上方的虚线为II-B类相位匹配条件下切割角θ与有效非线性系数之间的关系，对应右侧的纵坐标轴。
当θ在37°-60°之间时，有两种闲频光分别满足BGSe OPO的I类和II-B类相位匹配。当θ正好等于56°时，I类匹配下的有效非线性系数恰好等于II-B类，此时可以得到转换效率均比较高的两种闲频光输出。当θ角在37-40°时，I类匹配下的有效非线性系数较小(小于5pm/V)，而II-B类匹配下的有效非线性系数较大(在21pm/V-22pm/V之间)，此时仅输出II-B类匹配条件下的闲频光波长。从当θ角在40-56°时，I类匹配下的有效非线性系数逐渐从5pm/V增大至16pm/V，II-B类匹配下的有效非线性系数从21.6pm/V减小到16pm/V，此时可以输出两种闲频光波长，但以输出II-B类匹配下的闲频光为主。从当θ角在56-60°时，I类匹配下的有效非线性系数大于II-B类，此时也可以输出两种闲频光波长，但以输出I类匹配下的闲频光为主。
具体示例4：
如图3所示，利用1.06微米激光泵浦切割角为(56°,20°)的BGSe OPO，在正入射情况下，可输出3199纳米(I类)和4642纳米(II-B类)两种闲频光。当对进行的θ角进行调谐且调谐范围为51°-56°时，输出波长可在4226-3199纳米(I类)和5526-4642纳米(II-B类)之间连续调谐。此时，II-B类输出的闲频光效率大于等于I类。当对进行的θ角进行调谐且调谐范围为56°-60°时，输出波长可在3199-2403纳米(I类)和4642-4148纳米(II-B类)之间连续调谐。此时，I类输出的闲频光效率大于等于II-B类。
具体示例5：
如图4所示，利用1.06微米激光泵浦切割角为(42.5°,40°)的BGSe OPO，在正入射情况下，可输出4575纳米(I类)和5895纳米(II-B类)两种闲频光。当对进行的θ角进行调谐且调谐范围为38.5°-42.5°时，输出波长可在5581-4575纳米(I类)和6936-5895纳米(II-B类)之间连续调谐。此时，II-B类输出的闲频光效率大于等于I类。当对进行的θ角进行调谐且调谐范围为42.5°-46.5°时，输出波长可在4575-3752纳米(I类)和5895-5131纳米(II-B类)之间连续调谐。此时，I类输出的闲频光效率大于等于II-B类。
本发明提供的技术方案能够获得两个波段的闲频光输出，且输出的闲频光连续可调，从而简化了多波段激光器的结构，为装备小型化提供了新的思路。
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于，所述硒镓钡晶体位于非线性光参量振荡器中，所述方法利用所述非线性光参量振荡器产生双波段中远红外激光；所述方法包括：
在所述非线性光参量振荡器中，沿光传输轴线依次配置第一腔镜、所述硒镓钡晶体和第二腔镜；
其中，所述第一腔镜透射到达所述非线性光参量振荡器的泵浦光，所述泵浦光经所述硒镓钡晶体后分解为信号光和闲频光，所述第二腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光；
配置所述泵浦光经所述硒镓钡晶体的切割角，使得所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光；
其中，所述切割角为(θ,φ)，θ表示切割方向与三维坐标系中Z轴的夹角，φ表示所述切割方向在X-O-Y平面上的投影与所述三维坐标系中X-O-Z平面的夹角，当所述切割角在以下任一范围内时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光：
(1)φ＝10°且θ∈[38°,42°]；
(2)φ＝20°且θ∈[40°,60°]；
(3)φ＝30°且θ∈[33°,37°]；
(4)φ＝40°且θ∈[41°,45°]；
(5)φ＝50°且θ∈[24°,28°]；
(6)φ＝60°且θ∈[40°,46°]；
(7)φ＝70°且θ∈[30°,34°]；
(8)φ＝80°且θ∈[32°,36°]；
捕获所述双波段中远红外激光，包括I类匹配下的闲频光和II-B类匹配下的闲频光；
其中，在θ的角度范围内连续调谐θ时，捕获的所述双波段中远红外激光的波长在对应的波长范围内连续调谐；
其中：
所述I类匹配下的有效非线性系数等于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出均等的所述I类匹配下的闲频光和所述II-B类匹配下的闲频光；
所述I类匹配下的有效非线性系数大于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光多于所述II-B类匹配下的闲频光；
所述I类匹配下的有效非线性系数小于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光少于所述II-B类匹配下的闲频光。
2.根据权利要求1所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于：
所述泵浦光为激光器泵浦输出的脉冲激光，所述激光器泵浦输出的泵浦光先后经小孔光阑和望远镜系统后到达所述非线性光参量振荡器；
所述小孔光阑用于动态调节所述激光器泵浦输出的泵浦光的光斑半径，使得经所述小孔光阑的泵浦光具有第一光斑半径R1；
所述望远镜系统包括凸透镜和凹透镜，所述望远镜系统用于进一步调节经所述小孔光阑的泵浦光的光斑半径，使得所述经所述望远镜系统的泵浦光具有第二光斑半径R2，且R2＜R1；
经所述望远镜系统的泵浦光相比于经所述小孔光阑的泵浦光，具有更高的光能量密度，且光能量损失率低于损失阈值，所述光能量损失率L＝1-E1/E2，E1为经所述望远镜系统的泵浦光的光能量，E2为经所述小孔光阑的泵浦光的光能量。
3.根据权利要求2所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于，所述激光器为Nd:YAG激光器，所述脉冲激光的波长为1.06微米、脉宽范围为[1纳米,100纳米]。
4.根据权利要求1所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于：
所述第一腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光，所述硒镓钡晶体透射所述泵浦光、所述信号光和所述闲频光；
所述信号光被所述第一腔镜和所述第二腔镜反射，反射过程中被所述硒镓钡晶体透射，使得所述信号光在所述非线性光参量振荡器中形成振荡效应；
所述第一腔镜每次反射所述信号光时，经所述第一腔镜反射的信号光与后续到达的泵浦光叠加，经所述硒镓钡晶体后分解出具有更高能量的信号光和闲频光，从而形成振荡叠加效应，使得所述第二腔镜透射出转换效率高于转换阈值的闲频光。
5.根据权利要求1所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于：
所述第二腔镜透射所述泵浦光；
经所述硒镓钡晶体后未被分解的部分泵浦光与所述闲频光一同被所述第二腔镜透射，作为所述非线性光参量振荡器的输出。
6.根据权利要求5所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法，其特征在于：
在所述非线性光参量振荡器后配置滤光镜，所述滤光镜位于所述光传输轴线上，且不垂直于所述光传输轴线，与所述光传输轴线的夹角范围为[3°,10°]；
所述滤光镜反射所述泵浦光，使得被所述滤光镜反射的泵浦光不损伤所述光传输轴线上的其他设备，所述滤光镜透射所述闲频光，使得经所述滤光镜透射的闲频光被捕获。
7.一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的装置，其特征在于，所述装置包括非线性光参量振荡器，所述硒镓钡晶体位于所述非线性光参量振荡器中，其中：
在所述非线性光参量振荡器中，沿光传输轴线依次配置有第一腔镜、所述硒镓钡晶体和第二腔镜；
其中，所述第一腔镜透射到达所述非线性光参量振荡器的泵浦光，所述泵浦光经所述硒镓钡晶体后分解为信号光和闲频光，所述第二腔镜反射所述信号光且透射所述闲频光；
配置所述泵浦光经所述硒镓钡晶体的切割角，使得所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光；
其中，所述切割角为(θ,φ)，θ表示切割方向与三维坐标系中Z轴的夹角，φ表示所述切割方向在X-O-Y平面上的投影与所述三维坐标系中X-O-Z平面的夹角，当所述切割角在以下任一范围内时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为双波段中远红外激光：
(1)φ＝10°且θ∈[38°,42°]；
(2)φ＝20°且θ∈[40°,60°]；
(3)φ＝30°且θ∈[33°,37°]；
(4)φ＝40°且θ∈[41°,45°]；
(5)φ＝50°且θ∈[24°,28°]；
(6)φ＝60°且θ∈[40°,46°]；
(7)φ＝70°且θ∈[30°,34°]；
(8)φ＝80°且θ∈[32°,36°]；
所述双波段中远红外激光包括I类匹配下的闲频光和II-B类匹配下的闲频光；
其中，在θ的角度范围内连续调谐θ时，捕获的所述双波段中远红外激光的波长在对应的波长范围内连续调谐；
其中：
所述I类匹配下的有效非线性系数等于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出均等的所述I类匹配下的闲频光和所述II-B类匹配下的闲频光；
所述I类匹配下的有效非线性系数大于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光多于所述II-B类匹配下的闲频光；
所述I类匹配下的有效非线性系数小于所述II-B类匹配下的有效非线性系数时，输出的所述I类匹配下的闲频光少于所述II-B类匹配下的闲频光。
8.根据权利要求7所述的一种基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的装置，其特征在于，所述装置还包括激光器、小孔光阑、望远镜系统和滤光镜，其中：
所述泵浦光为所述激光器泵浦输出的脉冲激光，所述激光器泵浦输出的泵浦光先后经所述小孔光阑和所述望远镜系统后到达所述非线性光参量振荡器；
所述小孔光阑用于动态调节所述激光器泵浦输出的泵浦光的光斑半径，使得经所述小孔光阑的泵浦光具有第一光斑半径R1；
所述望远镜系统包括凸透镜和凹透镜，所述望远镜系统用于进一步调节经所述小孔光阑的泵浦光的光斑半径，使得所述经所述望远镜系统的泵浦光具有第二光斑半径R2，且R2＜R1；
经所述望远镜系统的泵浦光相比于经所述小孔光阑的泵浦光，具有更高的光能量密度，且光能量损失率低于损失阈值，所述光能量损失率L＝1-E1/E2，E1为经所述望远镜系统的泵浦光的光能量，E2为经所述小孔光阑的泵浦光的光能量；
在所述非线性光参量振荡器后配置滤光镜，所述滤光镜位于所述光传输轴线上，且不垂直于所述光传输轴线，与所述光传输轴线的夹角范围为[3°,10°]；
经所述硒镓钡晶体后未被分解的部分泵浦光与所述闲频光一同被所述第二腔镜透射，所述滤光镜反射所述泵浦光，使得被所述滤光镜反射的泵浦光不损伤所述光传输轴线上的其他设备，所述滤光镜透射所述闲频光，使得经所述滤光镜透射的闲频光被捕获。
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