一种可见近红外激光光源

专利2025-03-12  37


本发明涉及光学仪器领域,特别涉及一种可见近红外激光光源。


背景技术:

1、光学参量振荡技术(opo)作为可见近红外波段激光的一种产生方式,具有波长调谐范围宽、能量转换效率高、能同时产生两束相纠缠的相干光、同时具有全固态结构等优点。在光学参量振荡技术中,通过将种子光注入谐振腔可以显著的降低谐振腔的振荡阈值,从而提升激光输出的效率和稳定性。但是,受限于驻波的产生条件,在谐振腔内只有具有特定频率的激光才可以稳定的存在,谐振腔的腔内稳定存在的特定频率称为腔的纵模,纵模之间呈现固定的频率间隔c/2l,其中c是光速,l是谐振腔的腔长。在实际应用中,激光光源需要能够实现波长调谐,但是谐振腔纵模的存在会使调谐过程中的波长出现中断,即无法连续覆盖所有期望的波长范围。为了克服这一限制,理论上需要实时调整谐振腔的腔长以匹配所需的波长,但这种方法不仅技术复杂、成本高昂,而且难以实现长期稳定的运行。


技术实现思路

1、有鉴于此,为了至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一,本发明提供了一种可见近红外激光光源。

2、根据本发明的实施例,该可见近红外激光光源包括:

3、泵浦激光产生模块,适用于产生泵浦激光;

4、种子激光产生模块,适用于产生种子激光,种子激光处于可见近红外激光波段;

5、腔镜模块,包括:

6、谐振腔,适用于接收泵浦激光和种子激光;

7、非线性光学晶体,位于谐振腔中,适用于使泵浦激光发生非线性转换,产生相干叠加的信号光;

8、其中,种子激光适用于引导非线性转换,以使信号光的波长和种子激光的波长相同,信号光在谐振腔中振荡并输出,得到可见近红外激光;

9、控制模块,适用于控制种子激光产生模块所产生的种子激光的波长;

10、其中,信号光在谐振腔中振荡的过程中谐振腔内形成纵模;泵浦激光和/或种子激光能够激发谐振腔,在谐振腔内产生高阶横模,高阶横模能够缩小纵模之间的频率间隔,以避免在种子激光的波长发生变化的情况下,发生跳模的现象。

11、根据本发明的实施例,泵浦激光和/或种子激光能够激发谐振腔,在谐振腔内产生高阶横模包括以下情况中的至少之一:

12、泵浦激光的光斑尺寸能够激发谐振腔,在谐振腔内产生高阶横模;

13、泵浦激光的入射角度能够激发谐振腔,在谐振腔内产生高阶横模;

14、种子激光的入射角度能够激发谐振腔,在谐振腔内产生高阶横模;

15、其中,泵浦激光的入射角度为泵浦激光与谐振腔光轴所成的角度,种子激光的入射角度为种子激光与谐振腔光轴所成的角度。

16、根据本发明的实施例,泵浦激光产生模块包括:

17、第一激光器,适用于产生第一激光;

18、第一偏振单元,适用于将第一激光转换为泵浦激光,泵浦激光为偏振激光,泵浦激光的偏振方向被配置为能够满足非线性效应的相位匹配条件;

19、光斑调节单元,适用于对泵浦激光的光斑尺寸进行调节;

20、第一角度调节单元,适用于对泵浦激光的入射角度进行调节。

21、根据本发明的实施例,种子激光产生模块包括:

22、第二激光器,适用于产生第二激光;

23、光束整形单元,适用于对第二激光的光束进行整形;

24、第二偏振单元,适用于将整形后的第二激光的转变为种子激光,种子激光为偏振激光,种子激光的偏振方向被配置为能够满足引导非线性转换的相位匹配条件;

25、第二角度调节单元,适用于对种子激光的入射角度进行调节。

26、根据本发明的实施例,第二激光器为半导体激光器,第二激光器输出的第二激光的波长范围为1000 nm~1500 nm。

27、根据本发明的实施例,种子激光产生模块还包括:

28、隔离单元,设置在光束整形单元与第二偏振单元之间,适用于保证整形后的第二激光单向传输至第二偏振单元,以保护第二激光器。

29、根据本发明的实施例,谐振腔包括:

30、非共线的第一腔镜、第二腔镜和第三腔镜;其中,三个腔镜被配置为使信号光能够沿着预设方向被三个腔镜来回反射,以使信号光沿着预设方向在谐振腔中振荡;非线性光学晶体位于第一腔镜和第二腔镜之间;

31、第一双色镜,位于第一腔镜和非线性光学晶体之间,第一双色镜用于接收泵浦激光,并对泵浦激光进行反射,以使泵浦激光入射至非线性光学晶体;泵浦激光入射至非线性光学晶体后得到的信号光经第二腔镜反射后,沿着预设方向在谐振腔中振荡;

32、其中,种子激光经第一腔镜入射至谐振腔,透过第一双色镜后进入非线性光学晶体,以引导非线性转换过程。

33、根据本发明的实施例,第一腔镜和第二腔镜均为长波通二向色镜,长波通二向色镜的起始波长为1000 nm,第三腔镜为输出耦合镜,可见近红外激光自输出耦合镜输出。

34、根据本发明的实施例,谐振腔还包括:

35、腔内平凸透镜,设置任意两个腔镜之间,适用于对种子激光进行汇聚,保证信号光在谐振腔中振荡。

36、根据本发明的实施例,控制模块还适用于调节非线性光学晶体的光轴的方向,控制模块包括:

37、采样单元,适用于对谐振腔输出的可见近红外激光进行采样,以得到谐振腔输出的可见近红外激光的波长,

38、调节单元,适用于根据采样结果对非线性光学晶体的光轴方向进行调节,以使非线性光学晶体满足非线性光学转换的相位匹配条件。

39、根据本发明的实施例,利用泵浦激光和/或种子激光激发高阶横模由于高阶横模能够缩短纵模频率间隔至小于谐振腔输出的可见近红外激光的激光线宽,从而使得种子激光的波长连续变化时能够长久高效的注入光学谐振腔内,实现降低光学参量的振荡阈值和和使得可见近红外激光光源的波长调谐范围大。此外,缩短纵模频率间隔还能够保证在种子激光的波长发生连续变化时,实现可见近红外激光波长的大范围调谐而不跳模,因此,谐振腔能够输出与变化的种子激光的实时波长相同的可见近红外激光,根据本发明的实施例提供的可见近红外激光光源实现可见近红外激光波长的大范围调谐不需要改变谐振腔的腔长。



技术特征:

1.一种可见近红外激光光源,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述泵浦激光和/或所述种子激光能够激发所述谐振腔,在所述谐振腔内产生高阶横模包括以下情况中的至少之一:

3.根据权利要求2所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述泵浦激光产生模块包括:

4.根据权利要求2所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述种子激光产生模块包括:

5.根据权利要求4所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述第二激光器为半导体激光器,所述第二激光器输出的第二激光的波长范围为1000 nm~1500 nm。

6.根据权利要求4所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述种子激光产生模块还包括:

7.根据权利要求1所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述谐振腔包括:

8.根据权利要求7所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述第一腔镜和所述第二腔镜均为长波通二向色镜,所述长波通二向色镜的起始波长为1000 nm,所述第三腔镜为输出耦合镜,所述可见近红外激光自所述输出耦合镜输出。

9.根据权利要求7所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述谐振腔还包括:

10.根据权利要求1所述的可见近红外激光光源,其特征在于,所述控制模块还适用于调节所述非线性光学晶体的光轴的方向,所述控制模块包括:


技术总结
一种可见近红外激光光源,包括:泵浦激光产生模块,适用于产生泵浦激光;种子激光产生模块,适用于产生种子激光,种子激光处于可见近红外激光波段;腔镜模块,包括:谐振腔,适用于接收泵浦激光和种子激光;非线性光学晶体,位于谐振腔中,适用于基使泵浦激光发生非线性转换,产生相干叠加的信号光,种子激光适用于引导非线性转换过程,以使得到的信号光的波长和种子激光的波长相同;信号光在谐振腔中振荡并输出,得到可见近红外激光;控制模块,适用于控制种子激光产生模块所产生的种子激光的波长。

技术研发人员:赵东锋,王兆峰,李振振,顾洁琼,朱波星,陈旸
受保护的技术使用者:中国科学技术大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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