基于单晶体级联光参量振荡的中长红外双波段调谐激光器的制作方法

本发明属于激光器，具体涉及一种基于单晶体级联光参量振荡的中长红外双波段调谐激光器。

背景技术：

1、3~5μm中波红外和8~12μm长波红外是大气传输的两个重要“窗口”波段，在气体检测、自由空间光通信以及光电对抗等领域具有不可替代的价值。zgp晶体因其非线性系数大、透光范围宽以及损伤阈值高，成为产生中长波激光的重要非线性晶体。

2、然而，现有中长波双波段激光器存在以下问题：

3、1、现有的“中波+长波”双波段激光器大多采用“中波zgp-opo系统+长波zgp-opo系统”的双晶体、双系统结构，导致系统复杂、体积大、成本高。

4、2、尽管已有研究证明zgp晶体ⅰ类相位匹配的角度调谐范围（51°~89°）可覆盖3μm~12μm，但尚未实现在一块晶体、固定切割角度下，通过电控参数同时实现中波和长波两个波长的独立调谐输出。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供一种基于单晶体级联光参量振荡的中长红外双波段调谐激光器，包括单个谐振腔、单个晶体，能提供非机械方式中波和长波波长独立调谐的中远红外激光光源。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于单晶体级联光参量振荡的中长红外双波段调谐激光器，包括：

4、泵浦光耦合系统，用于输出泵浦光；

5、双波zgp-opo系统，用于将泵浦光转换为可调谐的中波红外信号光和长波红外闲频光，包括opo全反镜、单zgp晶体、opo输出镜和温控系统，所述温控系统用于调节所述单zgp晶体的温度，以此来调谐所述信号光与所述闲频光的波长；

6、第一分光镜，用于分离所述双波zgp-opo系统输出光中的所述泵浦光；

7、第二分光镜，用于将所述第一分光镜输出的所述信号光、所述闲频光分离。

8、进一步，所述泵浦光耦合系统包括产生2.09μm脉冲激光的ho:yag激光器和caf2透镜，其中caf2透镜用于将泵浦光聚焦到所述单zgp晶体中。

9、进一步，所述opo全反镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm、4.2~5μm、6~7μm高透膜层以及3.8~4.15μm、9.5~11.5μm高反膜层。

10、进一步，所述单zgp晶体采用ⅰ类相位匹配，晶体切割角度θ=55.6°，φ=0°，两端均镀有2.09μm、3~5μm和8~12μm增透膜层。

11、进一步，所述opo输出镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm高透膜层和3~5μm、8~12μm透过率为10%~40%的膜层。

12、进一步，所述第一分光镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm高反膜层和3~5μm、8~12μm高透膜层。

13、进一步，所述第二分光镜为znse材质的平面镜，镀有3~5μm高反膜层和8~12μm高透膜层。

14、进一步，所述单zgp晶体温度调节范围为20~32℃。

15、本发明采用高功率脉冲2.09μm光源，经过泵浦耦合系统聚焦到单zgp晶体中，单zgp晶体与opo全反镜、opo输出镜和温控系统构成双波zgp-opo系统。通过双波zgp-opo系统同时产生中波和长波两个波段激光，最后通过分光镜将剩余的2.09μm激光、中波激光和长波激光分离。温控系统通过改变单zgp晶体温度实现中波和长波波长连续调谐。相对于现有技术，本发明具有的有益效果为：

16、1、首创单晶体级联双波段独立调谐

17、首次在单一块zgp晶体、单一固定切割角度下，同时实现中波（3~5μm）和长波（8~12μm）激光产生与独立温度调谐，填补了该领域的技术空白。

18、2、系统简化，成本降低

19、相比现有双晶体/双谐振腔方案，本发明将系统复杂度降低50%以上，显著减少光学元件数量，降低调试复杂度，节约成本。

20、3、全电控调谐，无机械运动

21、纯温度调谐方案避免了传统角度调谐所需的精密机械旋转机构，提高了系统稳定性和可靠性，降低了维护成本。

1.基于单晶体级联光参量振荡的中长红外双波段调谐激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述泵浦光耦合系统包括产生2.09μm脉冲激光的ho:yag激光器和caf2透镜，其中caf2透镜用于将泵浦光聚焦到所述单zgp晶体中。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述opo全反镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm、4.2~5μm、6~7μm高透膜层以及3.8~4.15μm、9.5~11.5μm高反膜层。

4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述单zgp晶体采用ⅰ类相位匹配，晶体切割角度θ=55.6°，φ=0°，两端均镀有2.09μm、3~5μm和8~12μm增透膜层。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述opo输出镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm高透膜层和3~5μm、8~12μm透过率为10%~40%的膜层。

6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一分光镜为znse材质的平面镜，镀有2.09μm高反膜层和3~5μm、8~12μm高透膜层。

7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二分光镜为znse材质的平面镜，镀有3~5μm高反膜层和8~12μm高透膜层。

8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述单zgp晶体温度调节范围为20~32℃。