基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置制造方法及图纸

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。荡器产生双波段中远红外激光。荡器产生双波段中远红外激光。

【技术实现步骤摘要】
基于硒镓钡晶体产生双波段中远红外激光的方法和装置


[0001]本专利技术属于红外激光
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术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。
[0006]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0007]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0008]根据本专利技术第一方面的方法，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]。
[0009]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0010]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0011]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0012]根据本专利技术第一方面的方法，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。
[0013]本专利技术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；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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
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且θ∈[33
°
,37
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]；(4)φ＝40
°
且θ∈[41
°
,45
°
]；(5)φ＝50
°
且θ∈[24
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,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。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，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。3.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。4.根据权利要求3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]。
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。6.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。7.根据权利要求6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
°
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【专利技术属性】
技术研发人员：孔辉，卞进田，孙晓泉，叶庆，吴云龙，徐海萍，谢运涛，杜江山，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：