一种大能量窄脉宽中红外激光器制造技术

本发明专利技术属于激光技术领域，公开了一种大能量窄脉宽中红外激光器，脉冲激光器的脉冲能量为600mJ、脉宽10ns的1.064μm脉冲激光经过高透射镜A反射，进入KTP

【技术实现步骤摘要】
一种大能量窄脉宽中红外激光器
专利

[0001]本专利技术涉及激光
，具体涉及一种大能量窄脉宽中红外激光器。
[0002]背景专利技术
[0003]纳秒量级脉冲宽度，单脉冲能量大于100mJ，即峰值功率达到兆瓦级的3～5μm中红外激光器，在光谱学、远程探测、医学以及光电对抗等领域有广泛的应用。目前产生大能量窄脉宽中红外激光的方式为大能量窄脉宽2～2.1μm激光泵浦ZGP
‑
OPO和ZGP
‑
OPA。2014年MagnusW.Haakestad等人提出一种输出200mJ窄脉宽中红外激光的方案。由于大能量2.05μm不能通过激光振荡器直接获得，而是通过多级放大产生。如图1所示，500mJ的2.05μm激光需要振荡+多级放大获得，系统复杂。ZGP晶体放置于2.05μm激光振荡器外部，当ZGP晶体开始出现损伤时，2.05μm激光仍会持续作用在ZGP晶体上，造成晶体不可修复的损毁。
[0004]目前，产生窄脉宽大能量中红外激光的方式为：Ho掺杂晶体调Q脉冲激光振荡器进行多级放大，产生大能量窄脉宽2.1μm脉冲激光，腔外泵浦ZGP晶体，经过ZGP晶体及其谐振腔进行光参量振荡(ZGP
‑
OPO)产生窄脉宽大能量中红外激光。但是，产生大能量窄脉宽2.1μm脉冲激光需要振荡级+多级放大，系统复杂。并且ZGP晶体出现损伤后，2.1μm激光仍会继续泵浦ZGP，造成ZGP晶体完全损毁。如图1所示为现有专利技术大能量窄脉宽中红外激光器原理图，2.1μm激光振荡器经过三级放大后，能量为250mJ，腔外泵浦ZGP
‑
OPO产生大于100mJ中红外激光。产生的大于100mJ窄脉宽中红外激光需要大于250mJ的2～2.1μm泵浦源激光，而产生大于250mJ的2～2.1μm泵浦源需要激光振荡器+多级放大，系统复杂，成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术采用腔内ZGP
‑
OPO，其中大能量2.1μm激光采用1.064μm激光泵浦KTP晶体获得，ZGP
‑
OPO置于2.1μm激光谐振腔内。
[0006]本专利技术提供了一种大能量窄脉宽中红外激光器，包括：
[0007]600mJ、10ns、1.064μm脉冲激光器，为KTP
‑
OPO的泵浦源；
[0008]1.064μm和3～5μm激光45
°
高反射并且2.1μm激光45
°
高透射镜A；
[0009]KTP晶体A，切割角度为θ＝51.4
°
，φ＝0
°
，为1.064μm激光转换成2.1μm激光的非线性晶体；
[0010]KTP晶体B，切割角度为θ＝51.4
°
，φ＝0
°
，作用同KTP晶体A，两块KTP晶体串联，KTP晶体A+KTP晶体B，比单块晶体具有更高的转换效率；
[0011]直角棱镜，两个直角面作为KTP
‑
OPO的腔镜；
[0012]1.064μm和3～5μm激光45
°
高反射并且2.1μm激光45
°
高透射镜B；
[0013]ZGP晶体，切割角度θ＝54.5
°
，φ＝0
°
，为2.1μm激光转换成3～5μm激光的非线性晶体；
[0014]2.1μm激光45
°
高反射并且3～5μm激光45
°
部分输出镜；
[0015]2.1μm激光和3～5μm激光45
°
高反射镜；
[0016]其中，KTP晶体A、KTP晶体B、直角棱镜、输出镜和高反射镜组成2.1μm光学参量振荡
器KTP
‑
OPO；高透射镜A、高透射镜B、ZGP晶体、输出镜和高反射镜组成ZGP光学参量振荡器ZGP
‑
OPO；
[0017]脉冲激光器的脉冲能量为600mJ、脉宽10ns的1.064μm脉冲激光经过高透射镜A反射，进入KTP
‑
OPO，路径为透过KTP晶体A，经过直角棱镜的两个直角面反射，透过KTP晶体B，经过高透射镜B反射出KTP
‑
OPO；
[0018]1.064μm脉冲激光经过KTP
‑
OPO进行光学频率变换，产生250mJ、脉宽小于10ns的2.1μm激光，1.064μm脉冲激光到2.1μm激光的转换效率大于40％。
[0019]进一步，产生的2.1μm脉冲激光按照顺时针传播，依次透过KTP晶体A，经过直角棱镜的两个直角面反射，透过KTP晶体B、高透射镜B和ZGP晶体，经过输出镜和高反射镜反射，透过高透射镜A，再次透过KTP晶体A；如此循环下去，形成一个向环形振荡。
[0020]进一步，产生的250mJ、脉宽小于10ns的2.1μm激光，振荡过程中经过ZGP
‑
OPO，ZGP
‑
OPO进行光学频率变换产生大于100mJ、脉宽小于10ns的3～5μm中红外激光，2.1μm激光到3～5μm中红外激光转换效率大于40％。
[0021]本专利技术方法具有如下优点：
[0022]本专利技术采用腔内ZGP
‑
OPO，其中大能量2.1μm激光采用1.064μm激光泵浦KTP晶体获得，ZGP
‑
OPO置于2.1μm激光谐振腔内。采用这种方案，2.1μm只需要振荡器，并且由于ZGP晶体放置于2.1μm谐振腔内部，当ZGP晶体开始出现损坏时，2.1μm激光由于腔损耗增大停止振荡，由于2.1μm激光不能形成振荡，即2.1μm激光消失，避免完全损毁ZGP晶体。
附图说明
[0023]图1为现有专利技术的大能量窄脉宽中红外激光器；
[0024]图2为本专利技术大能量窄脉宽中红外激光器。
具体实施方式
[0025]下面将结合具体实施方案对本专利技术的专利技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域专利技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施方案，本领域普通专利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方案，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术是设计了一种用于产生大能量窄脉宽中红外激光的方式，具体是把ZGP
‑
OPO谐振腔放置于2.1μm谐振腔内(又称为腔内ZGP
‑
OPO)，泵浦源选用600mJ、10ns、1.064μm脉冲激光器。采用这种专利技术，ZGP晶体内的2.1μm激光功率密度高，能够提高激光器的光光效率，并且ZGP晶体损坏后，2.1μm激光也会停止振荡，不会继续损伤ZGP晶体。因此本专利技术的大能量窄脉宽中红外激光器，具有结构简单，并且有利于ZGP晶体保护等优点。
[0027]本专利技术的光路如图2所示，
[0028]1为600mJ、10ns、1.064μm脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大能量窄脉宽中红外激光器，包括：600mJ、10ns、1.064μm脉冲激光器，为KTP
‑
OPO的泵浦源；1.064μm和3～5μm激光45
°
高反射并且2.1μm激光45
°
高透射镜A；KTP晶体A，切割角度为θ＝51.4
°
，为1.064μm激光转换成2.1μm激光的非线性晶体；KTP晶体B，切割角度为θ＝51.4
°
，作用同KTP晶体A，两块KTP晶体串联，KTP晶体A+KTP晶体B，比单块晶体具有更高的转换效率；直角棱镜，两个直角面作为KTP
‑
OPO的腔镜；1.064μm和3～5μm激光45
°
高反射并且2.1μm激光45
°
高透射镜B；ZGP晶体，切割角度θ＝54.5
°
，为2.1μm激光转换成3～5μm激光的非线性晶体；2.1μm激光45
°
高反射并且3～5μm激光45
°
部分输出镜；2.1μm激光和3～5μm激光45
°
高反射镜；其中，KTP晶体A、KTP晶体B、直角棱镜、输出镜和高反射镜组成2.1μm光学参量振荡器KTP
‑
OPO；高透射镜A、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，邓明发，乔迁，孙维娜，谭希言，王君光，
申请(专利权)人：北京东方锐镭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：