CN115832844A - 基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法和装置，属于红外激光技术领域。硒镓钡晶体位于非线性光参量振荡器中，通过配置激光器泵浦输出的脉冲激光的波长和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产生中远红外超连续谱激光。

Description

基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法和装置

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中 远红外超连续谱激光的方法和装置。

背景技术

中远红外超连续谱激光具有光谱范围宽，能够覆盖多个目标波段等优 点，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。目前，常利用介质的自相位调制、受激拉曼散射、受激布里渊散射、 四波混频等非线性效应来产生超连续谱激光。光参量振荡(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)利用介质的二阶非线性效应来进行频率变换，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， 泵浦光可分解为信号光和闲频光，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，一般情况 下中远红外闲频光的输出光谱宽度在几纳米至几十纳米之间，但难以获得光谱宽度达数百乃至上千纳米的超连续谱激光输出。

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中远红外超连续谱激光的方案。

本发明第一方面公开了一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激 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中远红外超连续谱激光；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；其中，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，配置所述激光器泵浦输出的脉 冲激光的波长和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所述中远红外超连续谱激光；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； 其中，当所述脉冲激光的波长和所述切割角满足以下任一配置条件时，所 述非线性光参量振荡器输出的闲频光为所述中远红外超连续谱激光：(1) 所述脉冲激光的波长为2.1微米，且φ＝0°，θ∈[40°,44.7°]；(2) 所述脉冲激光的波长为1.9微米，且φ＝0°，θ∈[40.2°,43.8°]；捕获 所述中远红外超连续谱激光，所述中远红外超连续谱激光为I类匹配下的 闲频光。

根据本发明第一方面的方法，当所述配置条件为所述脉冲激光的波长 为2.1微米，φ＝0°，θ＝40°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光 的波长范围为7.25-9.82微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达 到2570纳米；当θ在[40°,44.7°]上连续调谐时，所述非线性光参量振 荡器输出的闲频光的波长范围为[4.2微米,17微米]，在12800纳米超宽范 围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐；当所述配置条件为所述 脉冲激光的波长为1.9微米，φ＝0°，θ＝40.2°时，所述非线性光参量振 荡器输出的闲频光的波长范围为8.55-10.83微米，所述中远红外超连续谱 激光的输出谱宽达到2280纳米；当θ在[40.2°,43.8°]上连续调谐时， 所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[3.8微米,17微米]， 在13200纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐。

根据本发明第一方面的方法，所述激光器为Ho:YAG激光器，且所述 Ho:YAG激光器为锁模激光器，用于输出峰值功率高于预设值的脉冲激光； 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。

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。

本发明第二方面公开了一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激 光的装置。所述装置包括激光器、小孔光阑、望远镜系统、非线性光参量 振荡器和滤光镜，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；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，配置所述激 光器泵浦输出的脉冲激光的波长和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所述中远红外超连续谱 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；其中，当所述脉冲激光的波长和所述切割角满足以下任 一配置条件时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为所述中远红外超 连续谱激光：(1)所述脉冲激光的波长为2.1微米，且φ＝0°，θ∈[40 °,44.7°]；(2)所述脉冲激光的波长为1.9微米，且φ＝0°，θ∈[40.2 °,43.8°]；捕获所述中远红外超连续谱激光，所述中远红外超连续谱激 光为I类匹配下的闲频光。

根据本发明第二方面的装置，当所述配置条件为所述脉冲激光的波长 为2.1微米，φ＝0°，θ＝40°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光 的波长范围为7.25-9.82微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达 到2570纳米；当θ在[40°,44.7°]上连续调谐时，所述非线性光参量振 荡器输出的闲频光的波长范围为[4.2微米,17微米]，在12800纳米超宽范 围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐；当所述配置条件为所述 脉冲激光的波长为1.9微米，φ＝0°，θ＝40.2°时，所述非线性光参量振 荡器输出的闲频光的波长范围为8.55-10.83微米，所述中远红外超连续谱 激光的输出谱宽达到2280纳米；当θ在[40.2°,43.8°]上连续调谐时， 所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[3.8微米,17微米]， 在13200纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐。

根据本发明第二方面的装置，所述激光器为Ho:YAG激光器，且所述 Ho:YAG激光器为锁模激光器，用于输出峰值功率高于预设值的脉冲激光； 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。

根据本发明第二方面的装置，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；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。

本发明提供的技术方案通过配置激光器泵浦输出的脉冲激光的波长和 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产生中 远红外超连续谱激光，且中远红外超连续谱激光的谱线宽度达数千纳米。

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中远红外超连续谱激 光的装置的组成示意图；

图2a-2c分别为根据本发明实施例的在BGSe晶体的φ＝0°，θ＝40° 且脉冲激光波长为2.1微米的情况下，产生I类相位匹配的闲频光的装置 示意图、相位匹配曲线和细节图；

图3a-3c分别为根据本发明实施例的在BGSe晶体的φ＝0°，θ＝40.2 °且脉冲激光波长为1.9微米的情况下，产生I类相位匹配的闲频光的装 置示意图、相位匹配曲线和细节图。

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。

本发明公开了一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法 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中远红外超连续谱激光。

图1为根据本发明实施例的基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激 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、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。

所述方法配置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。

所述方法配置所述激光器泵浦输出的脉冲激光的波长和所述泵浦光经 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 所述中远红外超连续谱激光。

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；

其中，当所述脉冲激光的波长和所述切割角满足以下任一配置条件时， 所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为所述中远红外超连续谱激光：(1) 所述脉冲激光的波长为2.1微米，且φ＝0°，θ∈[40°,44.7°]；(2) 所述脉冲激光的波长为1.9微米，且φ＝0°，θ∈[40.2°,43.8°]；

所述方法捕获所述中远红外超连续谱激光，所述中远红外超连续谱激 光为I类匹配下的闲频光。

在一些实施例中，当所述配置条件为所述脉冲激光的波长为2.1微米， φ＝0°，θ＝40°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为 7.25-9.82微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达到2570纳米； 当θ在[40°,44.7°]上连续调谐时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频 光的波长范围为[4.2微米,17微米]，在12800纳米超宽范围内进行所述中 远红外超连续谱激光的波长调谐；当所述配置条件为所述脉冲激光的波长 为1.9微米，φ＝0°，θ＝40.2°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频 光的波长范围为8.55-10.83微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽 达到2280纳米；当θ在[40.2°,43.8°]上连续调谐时，所述非线性光参 量振荡器输出的闲频光的波长范围为[3.8微米,17微米]，在13200纳米超 宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐。

在一些实施例中，所述激光器为Ho:YAG激光器，且所述Ho:YAG激光 器为锁模激光器，用于输出峰值功率高于预设值的脉冲激光；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，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。

具体示例1：

利用特定波长激光泵浦BGSe OPO获得超连续谱激光。以2.1微米激光 泵浦BGSe(40°,0°)晶体为例，在I类相位匹配条件下可获得7.25-9.82 微米的超连续谱激光，谱线宽度达2570纳米；当对晶体的θ进行微调时(在 40°-44.7°之间变化)，输出的闲频光波长从4.2微米调谐至17微米。

具体示例2：

Ho：YAG激光器输出2.1微米脉冲激光，为获得较高的峰值功率，可采 用锁模激光器，D为小孔光阑，T为望远镜系统，M1和M2镜对泵浦光(2.1 微米)高透，对信号光(2.4-3.7微米)高反，对闲频光(5-17微米)高 透。F镜倾斜一个小角度放置，对泵浦光(2.1微米)高反、对信号光(2.4-3.7 微米)高反，对闲频光(5-17微米)高透。BGSe晶体在泵浦光(2.1微米)、 信号光(2.4-3.7微米)、闲频光(5-17微米)三个波段内高透。

具体示例3(参见图2a)：

如图2b所示，为BGSe晶体在φ＝0°、I类相位匹配条件下，2.1微米 激光泵浦BGSeOPO输出闲频光的相位匹配曲线情况，图2c为图2b的细节 图。可知，相位匹配曲线的斜率很高，即对于一个指定的θ角，可以获得 谱宽极宽的超连续谱输出。以θ＝40°为例，理论上可获得7.25-9.82微米 的超连续谱激光，谱线宽度达2570纳米。当对晶体的θ进行微调时(在40 °-44.7°之间变化)，输出的闲频光波长从4.2微米调谐至17微米，即 可实现12800纳米超宽谱线的超连续谱激光输出。实际过程中，受泵浦源 线宽和非线性晶体增益带宽的影响，输出的超连续谱激光谱宽将更宽。

具体示例4(参见图3a)：

当脉冲激光的波长或φ角变化时，在特定θ角度下也可输出超连续谱 激光。以1.9微米激光泵浦BGSe OPO为例。在φ＝0°、I类相位匹配条件 下，1.9微米激光泵浦BGSe OPO输出闲频光的相位匹配曲线和细节图分别 如图3b和3c所示，当θ从40.2°-43.8°之间调谐时，输出波长覆盖3.8-17 微米的超宽范围。当θ等于40.2°时，输出波长为8.55-10.83微米。

本发明提供的技术方案可获得超大谱宽的超连续谱激光，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设 计思路。

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 (10)

1.一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法，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中远红外超连续谱激光；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；

其中，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，

配置所述激光器泵浦输出的脉冲激光的波长和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所述中远红外超连续谱激光；

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；

其中，当所述脉冲激光的波长和所述切割角满足以下任一配置条件时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为所述中远红外超连续谱激光：

(1)所述脉冲激光的波长为2.1微米，且φ＝0°，θ∈[40°,44.7°]；

(2)所述脉冲激光的波长为1.9微米，且φ＝0°，θ∈[40.2°,43.8°]；

捕获所述中远红外超连续谱激光，所述中远红外超连续谱激光为I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中远红外超连续谱激光的方法，其特征在于：

当所述配置条件为所述脉冲激光的波长为2.1微米，φ＝0°，θ＝40°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为7.25-9.82微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达到2570纳米；

当θ在[40°,44.7°]上连续调谐时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[4.2微米,17微米]，在12800纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐；

当所述配置条件为所述脉冲激光的波长为1.9微米，φ＝0°，θ＝40.2°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为8.55-10.83微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达到2280纳米；

当θ在[40.2°,43.8°]上连续调谐时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[3.8微米,17微米]，在13200纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐。

3.根据权利要求1所述的一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法，其特征在于：

所述激光器为Ho:YAG激光器，且所述Ho:YAG激光器为锁模激光器，用于输出峰值功率高于预设值的脉冲激光；

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。

4.根据权利要求1所述的一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法，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4所述的一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的方法，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中远红外超连续谱激光的方法，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中远红外超连续谱激光的装置，其特征在于，所述装置包括激光器、小孔光阑、望远镜系统、非线性光参量振荡器和滤光镜，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；

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，

配置所述激光器泵浦输出的脉冲激光的波长和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所述中远红外超连续谱激光；

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；

其中，当所述脉冲激光的波长和所述切割角满足以下任一配置条件时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光为所述中远红外超连续谱激光：

(1)所述脉冲激光的波长为2.1微米，且φ＝0°，θ∈[40°,44.7°]；

(2)所述脉冲激光的波长为1.9微米，且φ＝0°，θ∈[40.2°,43.8°]；

捕获所述中远红外超连续谱激光，所述中远红外超连续谱激光为I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中远红外超连续谱激光的装置，其特征在于：

当所述配置条件为所述脉冲激光的波长为2.1微米，φ＝0°，θ＝40°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为7.25-9.82微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达到2570纳米；

当θ在[40°,44.7°]上连续调谐时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[4.2微米,17微米]，在12800纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐；

当所述配置条件为所述脉冲激光的波长为1.9微米，φ＝0°，θ＝40.2°时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为8.55-10.83微米，所述中远红外超连续谱激光的输出谱宽达到2280纳米；

当θ在[40.2°,43.8°]上连续调谐时，所述非线性光参量振荡器输出的闲频光的波长范围为[3.8微米,17微米]，在13200纳米超宽范围内进行所述中远红外超连续谱激光的波长调谐。

9.根据权利要求7所述的一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的装置，其特征在于：

所述激光器为Ho:YAG激光器，且所述Ho:YAG激光器为锁模激光器，用于输出峰值功率高于预设值的脉冲激光；

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。

10.根据权利要求7所述的一种基于硒镓钡晶体产生中远红外超连续谱激光的装置，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；

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。

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