本发明专利技术公开了一种基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源及方法，包括依次放置的全固态飞秒锁模Yb激光器、隔离器、半波片、聚焦透镜、第一凹面镜、第一PPLN晶体、第二凹面镜、第三凹面镜、第二PPLN晶体、第四凹面镜和输出耦合镜。本发明专利技术利用全固态锁模飞秒Yb激光器输出功率大、结构紧凑、成本低的优点，实现了波长在1.4-1.8μm以及0.7-0.9μm连续可调谐的相干飞秒近红外激光；相比于传统的基于锁模钛宝石激光器产生0.7-0.9μm的近红外激光光源，本发明专利技术提供的基于腔内倍频光学参量振荡器的飞秒近红外光源具有结构简单、性能稳定、价格低廉等优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超快激光
，尤其涉及一种。
技术介绍
飞秒激光脉冲的产生经历几十年的研宄，人们已经成功地利用克尔透镜锁模(KLM)、SESAM被动锁模等原理在许多种增益介质中获得从可见光到2 ym左右的近红外飞秒脉冲。相对于利用粒子数反转提供激光增益的激光器而言，飞秒光参量振荡器(OPO)利用在非线性光学介质中(如BBO，KTP以及周期极化铌酸锂等)泵浦光、信号光以及空闲光能量相互耦合的原理来产生超短激光脉冲，从而具有独特的优势:首先，采用同步泵浦方式抽运的飞秒0P0，利用同一种晶体、同一飞秒泵浦源，可以同时产生多种波长的飞秒脉冲输出；其次，飞秒OPO具有从可见光到中红外的调谐范围，大大扩展了基于锁模原理的激光器的输出波长范围，并且其波长是可连续调谐的；此外，由于参量互作用有很宽的参量带宽，不受限于原子或分子的能级带宽，从理论上可以获得比泵浦光更窄的脉冲输出。随着钛宝石KLM锁模技术的成熟，以飞秒钛宝石振荡器为泵浦源的飞秒OPO得到了飞速的发展，国内外相继报道了利用不同增益介质、基频和倍频钛宝石泵浦的飞秒0P0。国内首次利用飞秒钛宝石振荡器实现同步泵浦的飞秒OPO是在2007年(文献1.J.Zhu et al.Chin.Phys.Lett.24 (9) 2603 (2007))，随后又相继实现了大功率钛宝石泵浦的双波长飞秒OPO (文献 2.L.Xu et al.0pt.Lett.37(9) 1436(2012))和腔内倍频飞秒 OPO(文献 3.J.Zhu etal.Chin Phys.B 22(5)054210)。虽然利用钛宝石激光器泵浦飞秒0P0具有工作稳定、光束质量好等优点，但是由于钛宝石振荡器需要价格昂贵的532nm激光器作为泵浦源，因此整套系统成本非常之高，限制了在许多大众化行业的研宄和应用。因此发展价格低廉的激光二极管泵浦的全固态锁模飞秒Yb激光器作为飞秒0P0的泵浦源，一方面可以极大地节省成本，另一方面飞秒Yb激光器可以输出更高的平均功率，从而能够获得更高功率的可调谐近-中红外激光。因此建立一种利用全固态锁模飞秒Yb激光器作为泵浦源的同步泵浦飞秒光学参量振荡器具有重要的意义和价值。此外，0.7-0.9 μπι的近红外超快激光光源在许多重要领域如生物光子学，光学显微镜及非斯托克斯拉曼光谱测量等领域具有重要的应用。目前主流的0.7-0.9 μπι的近红外超短激光光源就是钛宝石飞秒锁模激光器，如前所说，钛宝石飞秒锁模激光器虽然存在各种各样的优势，但是需要价格昂贵的532nm激光器作为泵浦源，因此整套系统成本非常之高，而且不管是532nm的泵浦源还是钛宝石激光器都需要进行水冷，这就决定了其体积比较大，不够紧凑。因此，提出一种低成本，结构简单的0.7-0.9 μπι超快中红外激光光源势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，旨在解决现有的近红外飞秒激光器存在的结构不紧凑、价格较高、波长不能连续可调的问题。本专利技术是这样实现的，一种基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源，所述基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源包括依次放置的全固态飞秒锁模Yb激光器、隔离器、半波片、聚焦透镜、第一凹面镜、第一 PPLN晶体、第二凹面镜、第三凹面镜、第二 PPLN晶体、第四凹面镜和输出耦合镜；所述全固态飞秒锁模Yb激光器，用于产生飞秒脉冲宽度的泵浦激光；所述隔离器，用于隔离从参量振荡器返回的部分锁模激光，避免返回激光干扰Yb振荡器锁模状态，避免返回激光干扰Yb振荡器锁模状态；所述半波片，用于调整泵浦锁模激光的偏振状态，实现泵浦光、信号光与空闲光的相位匹配，改变泵浦激光的偏振方向；所述聚焦透镜，用于将泵浦锁模激光聚焦到第一 PPLN晶体上；所述第一凹面镜和第二凹面镜，用于形成共焦的紧聚焦腔型；所述第一 PPLN晶体，位于第一凹面镜与第二凹面镜之间，用于实现高效率参量振荡和波长调谐；所述第三凹面镜和第四凹面镜，用于形成共焦结构，以减小第二 PPLN晶体上的光斑大小，其中第四凹面镜还起到按原路返回反射参量信号光，用于构成参量谐振腔的一个端镜并输出全部的倍频光的作用；所述第二 PPLN晶体，位于第三凹面镜与第四凹面镜之间，用于实现高效率倍频和波长调谐；所述输出镜，用于将输出信号光放置在一个一维精密平移台上。进一步，所述全固态飞秒锁模Yb激光器为LD泵浦的Yb掺杂增益介质的半导体可饱和吸收镜被动锁模飞秒振荡器，中心波长在I μπι附近，泵浦激光的输出平均功率大于500mW，脉冲宽度小于300fs、重复频率约为80MHz。进一步，所述聚焦透镜两面镀有对泵浦激光波长增透的介质膜，焦距为10mm或75mm0进一步，所述第一凹面镜和第二凹面镜的一面镀有100nm?IlOOnm的增透膜，另一面镀有1400nm?1800nm的高反膜，曲率半径为R = 100mm。进一步，所述第一 PPLN晶体为掺杂5% MgO的周期极化铌酸锂晶体，通光截面为ImmX 8mm，通光长度为1mm，有七个极化周期，分别为28/28.5、29/29.5/30/30.5/31m，每极化周期的长度为1_、两个极化周期之间的间隔为0.2_，晶体两端各有0.1mm的未极化区；晶体两通光面分别镀有对100nm?1100nm/1400nm?1900nm/2300nm?4000nm的增透膜。进一步，所述第三凹面镜和第四凹面镜的一面镀有700nm?900nm的增透膜，另一面镀有1400nm?1800nm的高反膜，曲率半径为R = 10mm ；所述第二 PPLN晶体为掺杂5 % MgO的周期极化铌酸锂晶体，通光截面为ImmX 6mm，通光长度为1mm，有五个极化周期，分别为19.5/19.7/19.9/20.1/20.3m，每极化周期的长度为1_、两个极化周期之间的间隔为0.2_，两端各有0.1mm的未极化区；两通光面分别镀有对700nm?900nm/1400nm?1900nm的增透膜；所述输出镜面向谐振腔内的一面镀有在信号光波段具有输出耦合率的介质膜，另一面镀有信号光波段的增透介质膜。本专利技术的另一目的在于提供一种利用基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源产生飞秒近红外激光的方法，所述产生飞秒近红外激光的方法包括:全固态飞秒锁模Yb激光器产生飞秒脉冲宽度的泵浦激光，通过光学隔离器和半波片后，经聚焦透镜聚焦进入第一 PPLN晶体中；第一凹面镜、第二凹面镜、第三凹面镜、第四凹面镜和输出镜构成参量振荡谐振腔；第二 PPLN晶体置于第三凹面镜和第四凹面镜形成的共焦结构的中心产生腔内倍频；第一凹面镜和第二凹面镜形成共焦的紧聚焦腔型，使得第一 PPLN晶体上的信号光束腰尺寸与泵浦光的束腰尺寸相匹配；第三凹面镜和第四凹面镜形成另一个共焦结构以减小第二 PPLN晶体上的信号光光斑尺寸，得到高效率的腔内倍频，产生的倍频光全部通过第四凹面镜输出；输出镜输出一部分信号光，并另一部分信号光原路返回同时实现参量谐振腔的腔长调谐。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源的激光雷达。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源的超快光通信。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述基于腔内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源，其特征在于，所述基于腔内倍频光学参量振荡器飞秒近红外激光光源包括依次放置的全固态飞秒锁模Yb激光器、隔离器、半波片、聚焦透镜、第一凹面镜、第一PPLN晶体、第二凹面镜、第三凹面镜、第二PPLN晶体、第四凹面镜和输出耦合镜；所述全固态飞秒锁模Yb激光器，用于产生飞秒脉冲宽度的泵浦激光；所述隔离器，用于隔离从参量振荡器返回的部分锁模激光，避免返回激光干扰Yb振荡器锁模状态；所述半波片，用于调整泵浦锁模激光的偏振状态，实现泵浦光、信号光与空闲光的相位匹配；所述聚焦透镜，用于将泵浦锁模激光聚焦到第一PPLN晶体上；所述第一凹面镜和第二凹面镜，用于形成共焦的紧聚焦腔型；所述第一PPLN晶体，置于第一凹面镜与第二凹面镜中间，用于实现高效率参量振荡和波长调谐；所述第三凹面镜和第四凹面镜，用于形成共焦结构；所述第二PPLN晶体，置于第三凹面镜与第四凹面镜中间，用于实现高效率倍频和波长调谐；所述输出镜，用于将输出信号光放置在一个一维精密平移台上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏志义，田文龙，朱江峰，王兆华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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