一种中红外超宽带固体激光器制造技术

技术编号：40921395 阅读：14 留言：0更新日期：2024-04-18 14:46

一种中红外超宽带固体激光器，泵浦源输出的激光为1.5‑1.9μm的连续波，Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS多晶的平均晶粒尺寸为90‑110μm，激光泵浦源发出的激光经平凸透镜和泵浦耦合镜聚焦到布儒斯特角放置的Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS多晶上，产生2.4μm波段的超快激光，经Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS多晶的二阶非线性效应产生3‑7μm波段激光，2.4μm波段和3‑7μm波段激光经过一号金镜反射至二号金镜，并再次反射至一号金镜，经Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS多晶入射至泵浦耦合镜，该光线经CaF<subgt;2</subgt;窗口片入射至三号金镜并在腔内振荡，由CaF<subgt;2</subgt;窗口片的部分反射输出2.4μm及3‑7μm波段激光。本发明专利技术通过Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS多晶的晶粒尺寸进行相位匹配，利用克尔透镜锁模技术结合Cr<supgt;2+</supgt;:ZnS激光增益介质的非线性效应实现3‑7μm波段的宽带中红外激光输出。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器件，具体涉及一种中红外超宽带固体激光器。

技术介绍

1、2-5μm范围内的中红外波段良好的大气透射窗口，该波段的激光具有对比度高及高湿度条件下穿透能力强等优点。此外，常被称作“分子指纹区”的2-25μm覆盖了绝大多数有机物和无机物的基频吸收带，利用基于中红外超快激光器的光学频率梳的绝对频率参照、高频率稳定性等特性结合光谱技术，可以实现在宽谱范围内对多组分气体的高速精密光谱测量，进而可以应用于危险气体探测、大气遥感、精准农业和医疗诊断等多个领域。

2、然而目前，获得中红外激光的有效方法是采用非线性频率下转换将波长2μm波段的激光变换至3-5μm，然而这种方法产生覆盖3-5μm的中红外激光往往需要采用多台激光泵浦源分别产生2μm和3-5μm波段的激光，大大降低了系统运转的稳定性，且普遍具有激光转化效率低、技术复杂、设计成本高等缺点。由于中红外光学器件成熟度和超快激光器性能的相对不足，可覆盖3-5μm大气透过窗口的中红外宽带固体激光器尚亟待研究开发。

技术实现思路

1、本专利技术要解决上述技术问题并提供一种中红外超宽带固体激光器，采用克尔透镜锁模结合cr2+:zns激光增益介质的非线性效应实现3-7μm波段的宽带中红外激光输出，系统简单，可工业化生产。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、一种中红外超宽带固体激光器，包括激光泵浦源，平凸透镜，泵浦耦合镜，cr2+:zns多晶，一号金镜，二号金镜，caf2窗口片，三

4、所述泵浦源输出的激光为1.5-1.9μm的连续波，所述cr2+:zns多晶的平均晶粒尺寸为90-110μm，所述激光泵浦源发出的激光经所述平凸透镜和泵浦耦合镜聚焦到布儒斯特角放置的所述cr2+:zns多晶上，通过克尔透镜锁模技术产生2.4μm波段的超快激光，经cr2+:zns多晶的二阶非线性效应产生3-7μm波段激光，所述2.4μm波段和3-7μm波段激光经过一号金镜反射至二号金镜，并再次反射至一号金镜，经cr2+:zns多晶入射至泵浦耦合镜，该光线经caf2窗口片入射至三号金镜并在腔内振荡，由caf2窗口片的部分反射输出2.4μm及3-7μm波段激光。

5、进一步，所述一号金镜，二号金镜和三号金镜在1.5-8μm波段具有高反射率。

6、进一步，所述泵浦耦合镜采用一面镀1.5-1.9μm的高透膜，另一面镀1.5-1.9μm的高透且2-7μm的高反膜。

7、进一步，所述caf2窗口片的厚度为3-5mm，并采用偏移布儒斯特角5-10°放置。

8、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：

9、(1)本专利技术提供的超宽带固体激光器采用1.5-1.9μm波段的单一连续波泵浦源，通过cr2+:zns多晶的晶粒尺寸进行相位匹配，利用克尔透镜锁模技术结合cr2+:zns激光增益介质的非线性效应实现3-7μm波段的宽带中红外激光输出。

10、(2)本专利技术采取的谐振腔结构可以使剩余泵浦光两次透过晶体，泵浦光利用率高，提高了激光器的能效。

11、(3)本专利技术提供的激光器结构融合了飞秒激光腔和光参量振荡腔，显著减小了中红外光参量振荡器的系统复杂度。

12、(4)本专利技术提供的超宽带固体激光器，结构设计简单紧凑，可应用于固体激光器的工业化生产。

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【技术保护点】

1.一种中红外超宽带固体激光器，其特征在于，包括激光泵浦源(1)，平凸透镜(2)，泵浦耦合镜(3)，Cr2+:ZnS多晶(4)，一号金镜(5)，二号金镜(6)，CaF2窗口片(7)和三号金镜(8)；所述泵浦耦合镜(3)，一号金镜(5)，二号金镜(6)和三号金镜(8)构成激光谐振腔；

2.根据权利要求1所述的一种中红外超宽带固体激光器，其特征在于，所述一号金镜(5)，二号金镜(6)和三号金镜(8)在1.5-8μm波段具有高反射率。

3.根据权利要求1所述的一种中红外超宽带固体激光器，其特征在于，所述泵浦耦合镜(3)采用一面镀1.5-1.9μm的高透膜，另一面镀1.5-1.9μm的高透且2-7μm的高反膜。

4.根据权利要求1所述的铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法，其特征在于，所述CaF2窗口片(8)的厚度为3-5mm，并采用偏移布儒斯特角5-10°放置。

【技术特征摘要】

1.一种中红外超宽带固体激光器，其特征在于，包括激光泵浦源(1)，平凸透镜(2)，泵浦耦合镜(3)，cr2+:zns多晶(4)，一号金镜(5)，二号金镜(6)，caf2窗口片(7)和三号金镜(8)；所述泵浦耦合镜(3)，一号金镜(5)，二号金镜(6)和三号金镜(8)构成激光谐振腔；

2.根据权利要求1所述的一种中红外超宽带固体激光器，其特征在于，所述一号金镜(5)，二号金镜(6)和三号金...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜本学，张曦月，王雨辰，范金太，张龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：

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