DE212021000433U1 - Miniature dual-microdisk-based mid-infrared laser - Google Patents
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Abstract
doppelmikroscheibe-basierter Miniatur-Mittelinfrarotlaser, umfassend eine Laserquelle (1), einen Koppler (2), einen Echowand-Mikroscheibenlaser (3) und einen Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator (4); wobei der Echowand-Mikroscheibenlaser (3) und der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator (4) gestapelt angeordnet sind;
wobei der Koppler (2) eine erste Linse (21), einen unteren Kopplungskristall (22), einen oberen Kopplungskristall (23) und eine zweite Linse (24) umfasst, und wobei der untere Kopplungskristall (22) und der obere Kopplungskristall (23) gestapelt angeordnet sind;
wobei die erste Linse (21) zwischen der Laserquelle (1) und einer Einfallsfläche (221) des unteren Kopplungskristalls (22) angeordnet ist, wobei der Echowand-Mikroscheibenlaser (3) tangential zu einer unteren Kopplungsfläche (222) des unteren Kopplungskristalls (22) ist und der Echowand-Mikroscheibenlaser (3) tangential zu einer oberen Kopplungsfläche (231) des oberen Kopplungskristalls (23) ist, der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator (4) tangiert zu einer oberen Kopplungsfläche (231) des oberen Kopplungskristalls (23) ist, die zweite Linse (24) mit einer Ausgangsfläche (232) des oberen Kopplungskristalls (23) gekoppelt ist;
wobei die Laserquelle (1) zum Erzeugen eines Einfrequenzlasers vorgesehen ist, der durch die erste Linse (21) gekoppelt und kollimiert und danach durch den unteren Kopplungskristall (22) in den Echowand-Mikroscheibenlaser (3) eingekoppelt wird, wobei der Einfrequenzlaser nach einem Übergang zum oberen Energieniveau durch den Echowand-Mikroscheibenlaser (3) Pumplicht bildet, das durch den oberen Kopplungskristall (23) in den Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator (4) eingekoppelt wird, wobei nach einer Resonanzverstärkung des Pumplichts im Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator (4) Signallicht in einem Nahinfrarotband und Leerlauffrequenzlicht in einem Mittelinfrarotband erzeugt werden, wobei das Signallicht und das Leerlauffrequenzlicht nacheinander durch den oberen Kopplungskristall (23) und die zweite Linse (24) durchgehen und danach ausgegeben werden.
A double microdisk-based miniature mid-infrared laser comprising a laser source (1), a coupler (2), an echo wall microdisk laser (3), and an echo wall microdisk optical parametric oscillator (4); wherein the echo wall microdisk laser (3) and the echo wall microdisk optical parametric oscillator (4) are stacked;
wherein the coupler (2) comprises a first lens (21), a lower coupling crystal (22), an upper coupling crystal (23) and a second lens (24), and wherein the lower coupling crystal (22) and the upper coupling crystal (23) are stacked;
the first lens (21) being positioned between the laser source (1) and an incident surface (221) of the lower coupling crystal (22), the echo wall microdisk laser (3) being tangential to a lower coupling surface (222) of the lower coupling crystal (22) and the echo wall microdisk laser (3) is tangent to a top coupling surface (231) of the top coupling crystal (23), the echo wall microdisk optical parametric oscillator (4) is tangent to a top coupling surface (231) of the top coupling crystal ( 23), the second lens (24) is coupled to an output face (232) of the upper coupling crystal (23);
the laser source (1) being arranged to produce a single frequency laser which is coupled and collimated by the first lens (21) and thereafter coupled through the lower coupling crystal (22) into the echo wall microdisk laser (3), the single frequency laser after a transition to the upper energy level by the echo wall microdisc laser (3) forms pump light, which is coupled through the upper coupling crystal (23) into the echo wall microdisk optical parametric oscillator (4), wherein after resonance amplification of the pump light in the echo wall microdisk Optical parametric oscillator (4) signal light in a near-infrared band and idle frequency light in a mid-infrared band are generated, the signal light and idle frequency light sequentially passing through the upper coupling crystal (23) and the second lens (24) and then being output.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der Mittelinfrarotlaser-Technologie und betrifft insbesondere einen doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlaser.The present application relates to the field of mid-infrared laser technology and more particularly relates to a dual-microdisk-based miniature mid-infrared laser.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Mittelinfrarotlaser im Wellenlängenbereich von 3-5 µm eignen sich am besten für die Infrarotspektroskopie und finden daher in verschiedenen Bereichen wie für Medizin und Biologie breite Anwendungen. Aufgrund der starken Durchdringfähigkeit des Lasers im Mittelinfrarotband in die Atmosphäre findet er darüber hinaus breite Anwendungen in vielen Aspekten wie für eine Wetterüberwachung, eine optische Raumkommunikation, eine Laserentfernungsmessung, einen Laserradar, eine Laserführung, ein Fernabtasten.Mid-infrared lasers in the wavelength range of 3-5 µm are best suited for infrared spectroscopy, and hence are widely used in various fields such as medicine and biology. Moreover, due to the strong penetrating ability of the mid-infrared band laser in the atmosphere, it finds wide applications in many aspects such as weather monitoring, space optical communication, laser ranging, laser radar, laser guidance, long-distance scanning.
Unter den vielen technischen Lösungen zur Erzeugung von langwelligen Lichtquellen im Infrarotband wird ein Nahinfrarotlaser als eine Pumplichtquelle verwendet und eine Frequenz-Abwärtskonvertierung wird durch einen optischen parametrischen Effekt ermöglicht, was eine Lösung zum Erhalten vom langwelligen Infrarotlaser von 3-5 µm ist. Als technische Methoden dabei sind eine Differenzialfrequenz (DF), eine optisch-parametrische Erzeugung (OPG), eine optisch-parametrische Oszillation (OPO) und ein optisch-parametrischer Verstärker (OPA) eingeschlossen. Im Vergleich zu den DF- und OPG-Technologien sind bei den OPO- und OPA-Technologien technische Geräte einfach ausgestaltet, eine hohe Wiederholfrequenz und eine hohe durchschnittliche Leistungsausgabe können erzielt werden.Among the many technical solutions for generating long-wavelength light sources in the infrared band, a near-infrared laser is used as a pumping light source and frequency down-conversion is enabled by an optical parametric effect, which is a solution for obtaining the long-wavelength infrared laser of 3-5 µm. The technical methods included are differential frequency (DF), optical parametric generation (OPG), optical parametric oscillation (OPO), and optical parametric amplifier (OPA). Compared with the DF and OPG technologies, in the OPO and OPA technologies, technical devices are simple in design, high repetition frequency and high average power output can be achieved.
Basierend auf den vorgenannten Prinzipien offenbart das Patent mit der Veröffentlichungsnummer
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Die vorliegende Anmeldung stellt einen doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlaser bereit, der das Problem löst, dass ein Laser wegen seiner komplexen Struktur der Ganzheit, seines großen Volumens und seines hohen Gewichts schwer in Bereichen, die hohe Anforderungen an Gewicht und Volumen stellen, eingesetzt werden kann.The present application provides a double-microdisk-based miniature mid-infrared laser that solves the problem that a laser is difficult to be used in areas requiring high weight and volume because of its complex structure of the whole, large volume and heavy weight can.
Um das obige Problem zu lösen, steht in der vorliegenden Anmeldung eine technische Lösung zur Verfügung: ein doppelmikroscheibe-basierter Miniatur-Mittelinfrarotlaser, umfassend eine Laserquelle, einen Koppler, einen Echowand-Mikroscheibenlaser und einen Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator; wobei der Echowand-Mikroscheibenlaser und der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator gestapelt angeordnet sind;
wobei der Koppler eine erste Linse, einen unteren Kopplungskristall, einen oberen Kopplungskristall und eine zweite Linse umfasst; der untere Kopplungskristall und der obere Kopplungskristall gestapelt angeordnet sind;
wobei die erste Linse zwischen der Laserquelle und einer Einfallsfläche des unteren Kopplungskristalls vorgesehen ist, der Echowand-Mikroscheibenlaser tangential zu einer unteren Kopplungsfläche des unteren Kopplungskristalls ist, der Echowand-Mikroscheibenlaser tangential zu einer oberen Kopplungsfläche des oberen Kopplungskristalls ist, der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator tangiert zu einer oberen Kopplungsfläche des oberen Kopplungskristalls ist, die zweite Linse mit einer Ausgangsfläche des oberen Kopplungskristalls gekoppelt ist;
wobei die Laserquelle zum Erzeugen eines Einfrequenzlasers vorgesehen ist, wobei der Einfrequenzlaser durch die erste Linse gekoppelt und kollimiert und danach durch den unteren Kopplungskristall in den Echowand-Mikroscheibenlaser eingekoppelt wird, der Einfrequenzlaser nach einem Übergang zum oberen Energieniveau durch den Echowand-Mikroscheibenlaser Pumplicht bildet, wobei das Pumplicht durch den oberen Kopplungskristall in den Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator eingekoppelt wird, nach einer Resonanzverstärkung des Pumplichts im Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator Signallicht in einem Nahinfrarotband und Leerlauffrequenzlicht in einem Mittelinfrarotband erzeugt werden, das Signallicht und das Leerlauffrequenzlicht nacheinander durch den oberen Kopplungskristall und die zweite Linse durchgehen und danach ausgegeben werden.In order to solve the above problem, a technical solution is available in the present application: a double-microdisk-based miniature mid-infrared laser comprising a laser source, a coupler, an echo wall microdisk laser, and an echo wall microdisk optical parametric oscillator; wherein the echo wall microdisk laser and the echo wall microdisk optical parametric oscillator are stacked;
wherein the coupler comprises a first lens, a bottom coupling crystal, a top coupling crystal and a second lens; the lower coupling crystal and the upper coupling crystal are stacked;
wherein the first lens is provided between the laser source and an incident surface of the lower coupling crystal, the echo wall microdisk laser is tangent to a lower coupling surface of the lower coupling crystal, the echo wall microdisk laser is tangent to an upper coupling surface of the upper coupling crystal, the echo wall microdisk optical - the parametric oscillator is tangent to an upper coupling surface of the upper coupling crystal, the second lens is coupled to an output surface of the upper coupling crystal;
wherein the laser source is for generating a single-frequency laser, the single-frequency laser being coupled and collimated by the first lens and thereafter coupled through the lower coupling crystal into the echo wall microdisk laser, the single-frequency laser forming pump light after a transition to the upper energy level through the echo wall microdisk laser, wherein the pump light is coupled through the upper coupling crystal into the echo wall microdisc optical parametric oscillator after resonant amplification of the pump light in the echo wall mic rodisk optical parametric oscillator, signal light in a near infrared band and idle frequency light in a mid infrared band are generated, the signal light and the idle frequency light successively pass through the upper coupling crystal and the second lens, and thereafter are output.
Als eine bevorzugte Lösung umfasst der obere Kopplungskristall ferner eine erste reflektierende Oberfläche und eine zweite reflektierende Oberfläche; wobei die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche beide eine Bogenfläche sind;
das Pumplicht nacheinander von der ersten reflektierenden Oberfläche und der zweiten reflektierenden Oberfläche reflektiert und in den oberen Kopplungskristall fokussiert wird.As a preferred solution, the upper coupling crystal further comprises a first reflective surface and a second reflective surface; wherein the first reflective surface and the second reflective surface are both an arcuate surface;
the pump light is successively reflected from the first reflecting surface and the second reflecting surface and focused into the upper coupling crystal.
Als eine bevorzugte Lösung umfasst der doppelmikroscheibe-basierte Miniatur-Mittelinfrarotlaser ferner eine erste Heizplatte und eine zweite Heizplatte, die jeweils auf zwei Seiten des Echowand-Mikroscheibenlasers vorgesehen sind.As a preferred solution, the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser further includes a first heater plate and a second heater plate provided on two sides of the echo wall microdisk laser, respectively.
Als eine bevorzugte Lösung umfasst der doppelmikroscheibe-basierte Miniatur-Mittelinfrarotlaser ferner eine dritte Heizplatte und eine vierte Heizplatte, die jeweils auf zwei Seiten des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators vorgesehen sind.As a preferred solution, the double-microdisc-based miniature mid-infrared laser further comprises a third heater plate and a fourth heater plate provided on two sides of the echo wall microdisk optical parametric oscillator, respectively.
Als eine bevorzugte Lösung ist als Material des Echowand-Mikroscheibenlasers ein Neodym-dotierter Yttrium-Vanadat-Kristall mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 1 mm-10 mm verwendet.As a preferred solution, a neodymium-doped yttrium vanadate crystal with a thickness of 0.5 mm and a diameter of 1 mm-10 mm is used as the material of the echo wall microdisk laser.
Als eine bevorzugte Lösung ist als Material des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators ein ferroelektrischer Kristall verwendet.As a preferred solution, a ferroelectric crystal is used as the material of the echo wall microdisc optical parametric oscillator.
Als eine bevorzugte Lösung ist als Material des unteren Kopplungskristalls und des oberen Kopplungskristalls Rutil verwendet.As a preferred solution, rutile is used as the material of the lower coupling crystal and the upper coupling crystal.
Als eine bevorzugte Lösung fällt eine Ebene, auf der sich die untere Kopplungsfläche befindet, mit einer Ebene, auf der sich die obere Kopplungsfläche befindet, zusammen;
wobei zwischen dem Echowand-Mikroscheibenlaser und der unteren Kopplungsfläche ein Abstand von 100 nm vorliegt; zwischen dem Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator und der oberen Kopplungsfläche ein Abstand von 100 nm vorliegt.As a preferred solution, a plane on which the lower coupling surface is located coincides with a plane on which the upper coupling surface is located;
wherein there is a spacing of 100 nm between the echo wall microdisc laser and the lower coupling surface; there is a distance of 100 nm between the echo wall microdisc optical parametric oscillator and the upper coupling surface.
Als eine bevorzugte Lösung umfasst der doppelmikroscheibe-basierte Miniatur-Mittelinfrarotlaser ferner ein Metallgehäuse, wobei im Innen des Metallgehäuses eine Wärmeisolationsplatte vorgesehen ist, das Metallgehäuse mit einer gasdichten Öffnung zum Füllen mit Stickstoff und einem Drahtloch zum Herausführen eines elektrischen Steuerdrahtes versehen ist.As a preferred solution, the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser further includes a metal case, inside the metal case is provided a heat insulating plate, the metal case is provided with a gas-tight opening for filling with nitrogen, and a wire hole for leading out an electric control wire.
In der praktischen Anwendung dient eine Laserquelle zum Erzeugen eines Einfrequenzlasers, wobei der Einfrequenzlaser durch die erste Linse gekoppelt und kollimiert und danach durch den unteren Kopplungskristall in den Echowand-Mikroscheibenlaser eingekoppelt wird, der Einfrequenzlaser nach einem Übergang zum oberen Energieniveau durch den Echowand-Mikroscheibenlaser Pumplicht bildet, wobei das Pumplicht durch den oberen Kopplungskristall in den Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator eingekoppelt wird, nach einer Resonanzverstärkung des Pumplichts im Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator Signallicht in einem Nahinfrarotband und Leerlauffrequenzlicht in einem Mittelinfrarotband erzeugt werden, das Signallicht und das Leerlauffrequenzlicht nacheinander durch den oberen Kopplungskristall und die zweite Linse durchgehen und danach ausgegeben werden.In practical application, a laser source is used to generate a single-frequency laser, the single-frequency laser being coupled and collimated through the first lens and then coupled through the lower coupling crystal into the echo wall microdisk laser, the single-frequency laser pumping light through the echo wall microdisk laser after a transition to the upper energy level wherein the pump light is coupled into the echo wall microdisc optical parametric oscillator through the upper coupling crystal, after resonant amplification of the pump light in the echo wall microdisk optical parametric oscillator, signal light in a near infrared band and idle frequency light in a mid infrared band are generated, the signal light and the idle frequency light sequentially pass through the upper coupling crystal and the second lens, and then are output.
Im Vergleich zum Stand der Technik bestehen die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Anmeldung darin, dass die Masse und das Volumen des doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers erheblich verringert sind, indem der Echowand-Mikroscheibenlaser und der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator als eine gestapelte Doppelmikroscheibenstruktur ausgestaltet sind und mittels eines Kopplers eine mehrfache Kopplung des Lasers ermöglicht wird, wodurch hohe Anforderungen des Lasers an Gewicht und Volumen erfüllt werden.Compared to the prior art, the advantageous effects of the present application are that the mass and volume of the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser are significantly reduced by using the echo wall microdisk laser and the echo wall microdisk optical parametric oscillator as one stacked double microdisk structure and multiple coupling of the laser is made possible by means of a coupler, whereby the high requirements of the laser in terms of weight and volume are met.
Figurenlistecharacter list
Zur Veranschaulichung des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Figuren verwiesen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht zur Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung sondern lediglich zur Veranschaulichung dargestellt sind. In Figuren steht ein und dasselbe Bezugszeichen für gleiche Komponente.
-
1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; -
2 ist eine schematische Darstellung einer Doppelmikroscheibenstruktur eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; -
3 ist eine schematische Darstellung einer Kopplerstruktur eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; -
4 ist eine schematische Darstellung eines linearen periodischen Musters eines Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; -
5 ist eine schematische Darstellung eines sektoralen periodischen Musters eines Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung; -
6 ist eine schematische Darstellung der Struktur eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung in Draufsicht; -
7 ist eine schematische Darstellung der Struktur eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung in Seitensicht; -
8 ist eine schematische Darstellung einer Gehäusestruktur eines doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung.
-
1 Fig. 12 is a schematic representation of the overall structure of a double-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application; -
2 Figure 12 is a schematic representation of a double-microdisk structure of a double-microdisk-based miniature mid-infrared la sers according to an embodiment of the present application; -
3 Fig. 12 is a schematic representation of a coupler structure of a dual-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application; -
4 Fig. 12 is a schematic representation of a linear periodic pattern of an echo wall microdisk optical parametric oscillator according to an embodiment of the present application; -
5 Fig. 12 is a schematic representation of a sectoral periodic pattern of an echo wall microdisk optical parametric oscillator according to an embodiment of the present application; -
6 Fig. 12 is a schematic representation of the structure of a double-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application in plan view; -
7 Fig. 12 is a schematic representation of the structure of a dual-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application in side view; -
8th 12 is a schematic representation of a package structure of a dual-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Laserquelle,laser source,
- 22
- Koppler,coupler,
- 2121
- erste Linse,first lens,
- 2222
- unterer Koppelkristall,lower coupling crystal,
- 221221
- Einfallsfläche,incident surface,
- 222222
- untere Koppelfläche,lower coupling surface,
- 2323
- oberer Koppelkristall,upper coupling crystal,
- 231231
- obereKoppelfläche,upper coupling surface,
- 232232
- Ausgangsfläche,exit surface,
- 233233
- erste reflektierende Oberfläche,first reflective surface,
- 234234
- zweite reflektierende Oberfläche,second reflective surface,
- 2424
- zweite Linse,second lens,
- 33
- Echowand-Mikroscheibenlaser,echo wall microdisc laser,
- 44
- Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischer-Oszillator,echo wall microdisk optical parametric oscillator,
- 55
- erste Heizplatte,first heating plate,
- 66
- zweite Heizplatte,second heating plate,
- 77
- dritte Heizplatte,third heating plate,
- 88th
- vierte Heizplatte,fourth heating plate,
- 99
- Metallgehäuse,metal case,
- 9191
- gasdichte Öffnung,gas-tight opening,
- 9292
- Drahtloch.wire hole.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGEMBODIMENTS OF THE INVENTION
Es ist verständlich, dass gemäß der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung ein allgemeiner Fachmann auf dem Gebiet ohne Veränderung des substanziellen Konzepts der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von einander wechselbaren Bauweisen und Durchführungsformen aufstellen kann. Daher sind die folgenden spezifischen Ausführungsformen und Figuren nur beispielhafte Darstellungen der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung und dürfen nicht als Definitionen bzw. Einschränkungen für die ganze vorliegende Erfindung bzw. für die technische Lösung der vorliegenden Erfindung angesehen werden.It is understood that according to the technical solution of the present invention, a person skilled in the art can make a variety of mutually interchangeable constructions and implementations without changing the substantive concept of the present invention. Therefore, the following specific embodiments and figures are only exemplary representations of the technical solution of the present invention and must not be regarded as definitions or limitations for the entire present invention or for the technical solution of the present invention.
Um die relativ hohen Anforderungen des Lasers an Gewicht und Volumen zu erfüllen, wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ein doppelmikroscheibe-basierter Miniatur-Mittelinfrarotlaser bereitgestellt. Wie in
Die Wellenlänge des Resonanzlichts des Echowand-Mikroscheibenlasers 3 beträgt 1000 nm bis 1500 nm, kann beispielsweise in der Praxis 1064 nm, 1342 nm oder dergleichen betragen. Als Material des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators 4 ist ein ferroelektrischer Kristall verwendet, z.B. besteht aus Kristallen aus LiNbO3 (Lithiumniobat), LiTaO3 (Lithiumtantalat) oder KTP (Kaliumtitanylphosphat); periodische Domänenstrukturen werden mittels eines Polarisierungsverfahren für elektrisches Feld bei Raumtemperatur generiert, um eine potenzielle Phasenfehlanpassung im nichtlinearen Prozess zweiter Ordnung zu kompensieren. Dabei sind typische Polarisierungsmuster in
Wie in
In der praktischen Anwendung wird aus dem Rutil der untere Kopplungskristall 22 und der obere Kopplungskristall 23 hergestellt; die erste Linse 21 ist zwischen der Laserquelle 1 und einer Einfallsfläche 221 des unteren Kopplungskristalls 22 vorgesehen, der Echowand-Mikroscheibenlaser 3 ist tangential zu einer unteren Kopplungsfläche 222 des unteren Kopplungskristalls 22, der Echowand-Mikroscheibenlaser 3 ist tangential zu einer oberen Kopplungsfläche 231 des oberen Kopplungskristalls 23, der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 ist tangiert zu einer oberen Kopplungsfläche 231 des oberen Kopplungskristalls 23, die zweite Linse 24 ist mit einer Ausgangsfläche 232 des oberen Kopplungskristalls 23 gekoppelt.In practical application, the
Bei dem doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ist in der praktischen Anwendung die Laserquelle 1 zum Erzeugen eines Einfrequenzlasers vorgesehen, wobei der Einfrequenzlaser durch die erste Linse 21 gekoppelt und kollimiert und danach durch den unteren Kopplungskristall 22 in den Echowand-Mikroscheibenlaser 3 eingekoppelt wird, der Einfrequenzlaser nach einem Übergang zum oberen Energieniveau durch den Echowand-Mikroscheibenlaser 3 Pumplicht bildet, wobei das Pumplicht durch den oberen Kopplungskristall 23 in den Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 eingekoppelt wird, nach einer Resonanzverstärkung des Pumplichts im Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator 4 Signallicht in einem Nahinfrarotband und Leerlauffrequenzlicht in einem Mittelinfrarotband erzeugt werden, wobei das Signallicht und das Leerlauffrequenzlicht nacheinander durch den oberen Kopplungskristall 23 und die zweite Linse 24 durchgehen und danach ausgegeben werden.In the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser according to an embodiment of the present application, in practical application, the
Die Masse und das Volumen des doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers sind erheblich verringert, indem der Echowand-Mikroscheibenlaser 3 und der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 als eine gestapelte Doppelmikroscheibenstruktur ausgestaltet sind und mittels eines Kopplers 2 eine mehrfache Kopplung des Lasers ermöglicht wird, wodurch hohe Anforderungen des Lasers an Gewicht und Volumen erfüllt werden.The mass and volume of the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser are significantly reduced by designing the echo
Wie in
Wie in
Der nichtlineare Prozess zweiter Ordnung in dem Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator 4 läuft derartig, dass ein Photon von 1064 nm durch einen nichtlinearen Prozess zweiter Ordnung in ein Photon von 1548,6 nm und ein Photon von 3400 nm umgewandelt wird, und gemäß der Phasen-Anpassungsgleichung der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 bei 27 °C eine Polarisationsperiode von 30,6 µm aufweist. Die obige Periode wird mittels einer Polarisierung des elektrischen Feldes bei Raumtemperatur gemäß dem Muster in
Als Beispiel wird
Des Weiteren muss die Wellenlänge des Pumplasers, der von dem Echowand-Mikroscheibenlaser 3 ausgegeben wird, mit dem longitudinalen Modus des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators 4 übereinstimmen, erst dann wird ein maximaler Kopplungseffekt erzielt. Um diesen Zweck zu erreichen, weisen in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung sowohl der Echowand-Mikroscheibenlaser 3 als auch der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 eine Temperatursteuerungsvorrichtung auf. Wie in
Die erste Heizplatte 5, die zweite Heizplatte 6, die dritte Heizplatte 7 und die vierte Heizplatte 8 werden intern jeweils aus einem elektrischen Heizdraht und einem Temperatursensor (z.B. PT1000) zusammengesetzt. Durch Steuerung der ersten Heizplatte 5 und der zweiten Heizplatte 6 wird die Temperatur des Echowand-Mikroscheibenlasers 3 gesteuert, und durch Steuerung der dritten Heizplatte 7 und der vierten Heizplatte 8 wird die Temperatur des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators 4 gesteuert, so dass die Wellenlänge des vom Echowand-Mikroscheibenlaser 3 ausgegebenen Lasers von 1064 nm auf die Resonanzwellenlänge des Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillators 4 ausgerichtet werden kann, und so dass das Signallicht und das Leerlauffrequenzlicht in dem Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrischen-Oszillator 4 eine Doppelresonanz durchführen können.The
Wie in
Zusammenfassend offenbart die vorliegende Anmeldung einen doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlaser, dessen vorteilhafte Wirkung umfasst, dass die Masse und das Volumen des doppelmikroscheibe-basierten Miniatur-Mittelinfrarotlasers erheblich verringert sind, indem der Echowand-Mikroscheibenlaser 3 und der Echowand-Mikroscheiben-Optisch-Parametrische-Oszillator 4 als eine gestapelte Doppelmikroscheibenstruktur ausgestaltet sind und mittels eines Kopplers 2 eine mehrfache Kopplung des Lasers ermöglicht wird. Somit wird das Problem gelöst, dass ein Laser wegen seiner komplexen Gesamtstruktur und seines großen Volumens sowie seines hohen Gewichts schwer in Bereichen mit hohen Anforderungen an Gewicht und Volumen eingesetzt werden kann, somit hohe Anforderungen des Lasers an Gewicht und Volumen erfüllt werden.In summary, the present application discloses a double-microdisk-based miniature mid-infrared laser, the advantageous effect of which includes that the mass and volume of the double-microdisk-based miniature mid-infrared laser are significantly reduced by using the echo
Der technische Umfang der vorliegenden Anmeldung ist nicht auf den oben beschriebenen Inhalt beschränkt, der Fachmann auf dem Gebiet kann ohne Abweichung von dem technischen Konzept der vorliegenden Erfindung verschiedene Variationen und Modifikationen für die obigen Ausführungsbeispiele vornehmen, und alle diesen Variationen und Modifikationen fallen unter dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.The technical scope of the present application is not limited to the content described above, those skilled in the art can make various variations and modifications to the above embodiments without departing from the technical concept of the present invention, and all such variations and modifications fall under the scope of protection of the present invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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R207 | Utility model specification |