本发明专利技术涉及一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，包括泵浦激光器、可调泵浦衰减器、光学参量振荡器(OPO)、长通滤波片、可调红外衰减片组、电动旋转台、电动转轮和上位机。所述泵浦激光器用于产生泵浦激光；所述可调泵浦衰减器用于调节泵浦光能量；所述OPO用于产生中长波红外光；所述长通滤波片用于滤除剩余泵浦光；所述可调红外衰减片组位于电动转轮上用于压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围；所述电动旋转台用于实现OPO的角度调谐；所述上位机用于控制电动旋转台及电动转轮。本发明专利技术可压缩中长波红外光源调谐过程中不同波长输出能量的变化范围，实现平坦化调谐输出，适用于红外成像及生物检测等特殊场合应用的需求。的需求。的需求。
【技术实现步骤摘要】
一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置
[0001]本专利技术涉及中长波红外激光
，具体地说是大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置。
技术介绍
[0002]中红外波段通常是指波长在2.5到25μm(波数4000
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400cm
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1)范围，处于微波和可见光之间的电磁波谱区域。其不仅可用于分子含量的检测和分子类型的鉴定，还可以实现分子级成像等。与此同时，在军事对抗过程中，利用3
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5μm波段的红外源可以干扰热导导弹，从而避免目标本体遭受导弹攻击。而且许多气体分子、毒剂、污染物、爆炸物等在这一波段都具有特征光谱，这些特性使得中红外技术在军事、环境监测、医学治疗以及基础研究等领域具有非常重要的应用价值。
[0003]上述应用系统的性能很大程度上取决于中红外光源水平，因此大范围可调谐的中红外相干光源是上述系统的关键核心部分。一般常规激光器，多属固定波长激光器，即一台激光器发射的激光中，仅含有一个或几个固定波长激光的输出，如He
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Ne气体激光器发射的3.39μm波长激光；CO2气体激光器发射9.6μm和10.6μm波长激光。波长可调的激光器可以分为两大类：一类是基于介质的宽带发射光谱结合波长选择技术(选频技术)来实现波长连续可变的激光器，如量子级联激光器等，其单个器件的调谐范围普遍较窄；另一类是基于非线性光学频率变换过程的光源，如基于非氧化物晶体的光学参量振荡技术可以实现3
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17μm宽范围、高精度的波长连续调谐；结巧简单紧凑，可实现全固化；可实现高峰值功率、窄线宽输出等，成为大范围可调谐红外相干光源的重要技术之一，光学参量振荡器的发展动力正是来源于对可见光和红外光波段可调谐的激光光源的需求。
[0004]光学参量振荡器可以通过便捷的角度调谐方式实现频率变换输出不同波长的红外光，但较宽的调谐范围也意味着不同输出波长下非线性耦合效率与量子效率固有的较大差异，会导致调谐过程中输出能量的明显起伏，从而影响光源的输出能量的平坦度。目前3
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17μm超宽调谐光学参量振荡器的输出平坦性还不能满足红外成像及生物检测等特殊场合应用的需求。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，利用泵浦激光与非线性晶体的频率变换作用产生中长波红外光，利用电动旋转台控制非线性晶体旋转，实现中长波红外光的可调谐输出，利用可调红外衰减片组压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围。本专利技术可应用于红外成像及生物检测领域，弥补3
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17μm超宽调谐光源的输出功率起伏过大的不足。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，包括泵浦激光器以及沿泵浦激光器出光方向依次设置的可调泵浦衰减器、光学参量振荡器OPO、长通滤波片、可调红外衰
减片组，以及电动旋转台、电动转轮和上位机；
[0008]所述泵浦激光器发射泵浦光；
[0009]所述可调泵浦衰减器用于调节入射到OPO的泵浦光的能量；
[0010]所述OPO内设有非线性晶体，用于对输入其内的泵浦光激发出近红外信号光、中长波红外光，并使得近红外信号光在腔内振荡及中长波红外光透射输出；
[0011]所述非线性晶体设在电动旋转台上；
[0012]所述长通滤波片用于反射多余泵浦光，透射中长波红外光；
[0013]所述可调红外衰减片组包括多组衰减片，多组衰减片分别装卡在电动转轮的各个装卡工位上；
[0014]所述泵浦激光器、可调泵浦衰减器入射通光面、OPO入射通光面和出射通光面，可调红外衰减片组上各个衰减片的通光面均相互平行，且各通光面垂直于输入泵浦光束；
[0015]所述上位机内包含程序模块，输出指令控制电动旋转台旋转，改变所述非线性晶体中轴线与泵浦光束的夹角θ，用于输出不同波长的中长波红外光；还输出指令控制电动转轮旋转调换不同透光率的衰减片，用于实现压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围，提高中长波红外光源的输出能量平坦度。
[0016]所述上位机内包含如下程序模块：
[0017]关系标定模块：用于根据多次实验测量波长λ、控制夹角θ、调换衰减片的可选透射率T，获取可调红外衰减片组的各个衰减片的可选透射率T与波长λ之间的对应关系λ～T；
[0018]实时监测控制模块：控制夹角θ输出目标波长λ的中长波红外光；根据对应关系λ～T，使用计算机控制电动转轮转动，变换与目标波长λ相对应的可调红外衰减片组5的衰减片，从而压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围，以提高光源调谐过程中的输出能量平坦度。
[0019]所述关系标定模块包括：
[0020]S1：上位机输出若干组指令调整非线性晶体中轴线与泵浦光束的夹角θ，并实时记录夹角θ及对应角度下输出中红外光能量I；
[0021]S2：将记录结果按能量I降序排列，由大至小划分为若干组；
[0022]S3：将若干组夹角θ的数据从大到小依次与可调红外衰减片组中衰减片的可选透射率T一一对应，得到夹角θ与可选透射率T之间的对应关系θ～T；
[0023]S4：标定非线性晶体中轴线与泵浦光束的夹角θ及对应角度下输出中红外光波长λ之间的关系模型θ～λ，利用S3单元的结果得到的对应关系θ～T，获取可调红外衰减片组的各个衰减片的可选透射率T与波长λ之间的对应关系λ～T；所述关系模型θ～λ需要按照三次多项式进行预先标定测量得到。
[0024]所述可调泵浦衰减器包括作为其入射通光面的半波片、作为其出射通光面的布儒斯特偏振片，所述布儒斯特偏振片与泵浦光成布儒斯特角。
[0025]所述半波片为平行平面光窗，材料为石英晶体；所述布儒斯特偏振片为平行平面光窗，材料为玻璃，基底镀波长1.064μm的泵浦光增透膜，所述布儒斯特偏振片入射端面的法线方向与入射泵浦光光束之间的夹角为56
°
布儒斯特角。
[0026]所述OPO包括作为其入射通光面的OPO输入镜、作为其出射通光面的OPO输出镜，以及其内的非线性晶体，所述非线性晶体材质为非氧化物硒镓钡晶体，其作为非线性频率变
换介质用于产生可调谐的中长波红外光。
[0027]所述OPO输入镜为平行平面光窗，表面镀膜，镜片材质为玻璃，朝向布儒斯特偏振片的通光面表面镀有波长1.064μm的泵浦光增透膜、朝向非线性晶体的通光面表面镀有近红外信号光高反膜；
[0028]所述OPO输出镜为平行平面光窗，表面镀膜，镜片材质为硒化锌，朝向非线性晶体的通光面表面镀有近红外信号光高反膜、朝向长通滤波片的通光面表面镀有3
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17μm中长波红外光增透膜。
[0029]所述长通滤波片材质为硒化锌，表面镀有近红外光高反膜，3
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17μm中长波红外光增透膜，所述长通滤波片通光端面与中长波红外光输出光束成45<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，其特征在于，包括泵浦激光器(1)以及沿泵浦激光器(1)出光方向依次设置的可调泵浦衰减器(2)、光学参量振荡器OPO(3)、长通滤波片(4)、可调红外衰减片组(5)，以及电动旋转台(6)、电动转轮(7)和上位机(8)；所述泵浦激光器(1)发射泵浦光；所述可调泵浦衰减器(2)用于调节入射到OPO(3)的泵浦光的能量；所述OPO(3)内设有非线性晶体(32)，用于对输入其内的泵浦光激发出近红外信号光、中长波红外光，并使得近红外信号光在腔内振荡及中长波红外光透射输出；所述非线性晶体(32)设在电动旋转台(6)上；所述长通滤波片(4)用于反射多余泵浦光，透射中长波红外光；所述可调红外衰减片组(5)包括多组衰减片，多组衰减片分别装卡在电动转轮(7)的各个装卡工位上；所述泵浦激光器(1)、可调泵浦衰减器(2)入射通光面、OPO(3)入射通光面和出射通光面，可调红外衰减片组(5)上各个衰减片的通光面均相互平行，且各通光面垂直于输入泵浦光束；所述上位机(8)内包含程序模块，输出指令控制电动旋转台(6)旋转，改变所述非线性晶体(32)中轴线与泵浦光束的夹角θ，用于输出不同波长的中长波红外光；还输出指令控制电动转轮(7)旋转调换不同透光率的衰减片，用于实现压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围，提高中长波红外光源的输出能量平坦度。2.根据权利要求1所述的一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，其特征在于，所述上位机(8)内包含如下程序模块：关系标定模块：用于根据多次实验测量波长λ、控制夹角θ、调换衰减片的可选透射率T，获取可调红外衰减片组(5)的各个衰减片的可选透射率T与波长λ之间的对应关系λ～T；实时监测控制模块：控制夹角θ输出目标波长λ的中长波红外光；根据对应关系λ～T，使用计算机控制电动转轮(7)转动，变换与目标波长λ相对应的可调红外衰减片组5的衰减片，从而压缩调谐过程中不同波长输出能量的变化范围，以提高光源调谐过程中的输出能量平坦度。3.根据权利要求2所述的一种大范围调谐平坦的中长波红外相干光源装置，其特征在于，所述关系标定模块包括：S1：上位机(8)输出若干组指令调整非线性晶体(32)中轴线与泵浦光束的夹角θ，并实时记录夹角θ及对应角度下输出中红外光能量I；S2：将记录结果按能量I降序排列，由大至小划分为若干组；S3：将若干组夹角θ的数据从大到小依次与可调红外衰减片组(5)中衰减片的可选透射率T一一对应，得到夹角θ与可选透射率T之间的对应关系θ～T；S4：标定非线性晶体(32)中轴线与泵浦光束的夹角θ及对应角度下输出中红外光波长λ之间的关系模型θ～λ，利用S3单元的结果得到的对应关系...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏翔，付俏俏，祁峰，李伟，李惟帆，牛春草，姚吉勇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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