一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的制作方法

1.本发明涉及固体激光器领域，尤其涉及一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器。


背景技术：

2.单光参量振荡(opo)中，在二阶非线性晶体内每湮灭一个高频率泵浦光子，同时产生两个低频段光子。其中，通常将波长相对较短的光定义为“信号光”，波长相对较长的光定义为“闲频光”，二者统称为“参量光”。单光参量振荡过程中存在参量光向泵浦光流动的逆转换过程。逆转换是造成参量振荡转换效率降低、参量光光束质量恶化、谱线展宽的重要诱因，可以通过抑制单光参量振荡的逆转换效应获得高转换效率、高质量的单光参量振荡。2000年，美国sandia公司的william j.alford、arlee v.smith在其专利(w j alford,a v smith.backconversion-limited optical parametric oscillators:us,us6147793 a[p].2000.)中指出变频晶体中信号光光子数量与闲频光光子数量接近时，易发生逆转换现象，因此，通过限制opo谐振腔内闲频光光子数量可实现抑制逆转换、提高参量光转换效率。目前，可以通过谐振腔腔镜镀闲频光高透膜，在谐振腔腔内插入滤光片，或利用闲频光反射镜、色散棱镜、衍射光栅等手段降低闲频光光子数量等方法，抑制逆转换。
[0003]
为获得多波长中红外激光输出，可以将传统单光参量振荡中单对参量光子振荡拓展到多对参量光子，使其在谐振腔内同时形成振荡，即发生多光参量振荡(mopo)，从而实现同时建立起两对及以上的参量光振荡过程。相较于单光参量振荡，多光参量振荡中因参量光数量众多、能量转换路径较为复杂，更易引发逆转换现象，导致功率配比失衡、光束质量变差、光谱展宽等不良现象。2021年，于永吉等人在专利“一种基于nd:mgo:apln晶体的多波长中红外激光能量配比调控放大器”(申请号：202110585197.x)中提出了一种多光参量振荡逆转换抑制结构，该结构中在谐振腔内插入纵向电场驱动的mgo:apln晶体，通过改变信号光偏振态，调节o光、e光光强比例，使得矢量投影中不处于匹配偏振态的参量光不参与耦合能量传导，间接控制参与振荡的多波长激光的能量配比，抑制逆转换现象发生，最终获得配比均衡的高功率多波长中红外激光。这种方法虽然逆转换抑制效果显著，但由于在腔内引入了mgo:apln晶体，因此增大了腔内插入损耗，同时mgo:apln晶体驱动电路设计与制作较为复杂，因而限制了此种逆转换抑制方法的广泛应用。


技术实现要素：

[0004]
为了获得高转换效率、高光束质量多波长激光输出，本公开实施例提供基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器。
[0005]
第一方面，本公开实施例中提供了一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，其特征在于，所述振荡器包括：
[0006]
第一腔镜、声光q开关、nd:yvo4晶体、第二腔镜、耦合镜组、泵浦模块、第三腔镜、第四腔镜、mgo:apln晶体、第一反射镜、第二反射镜、第五腔镜和输出镜，其中：
[0007]
所述泵浦模块、耦合镜组、第二腔镜、nd:yvo4晶体和第三腔镜在水平方向上由左至右依次排列，所述泵浦模块、耦合镜组和nd:yvo4晶体垂直于所述水平方向放置；
[0008]
所述声光q开关和第一腔镜依次放置于所述第二腔镜的正下方；
[0009]
所述mgo:apln晶体水平放置于所述第三腔镜的斜下方；
[0010]
所述第四腔镜、第二反射镜和第五腔镜放置于所述mgo:apln晶体上方的水平方向上，所述第一反射镜和输出镜依次放置于所述mgo:apln晶体下方的水平方向上；
[0011]
所述第二反射镜和第五腔镜放置于所述第四腔镜的右侧；
[0012]
所述第四腔镜处于所述第三腔镜与mgo:apln晶体之间，所述第五腔镜处于所述第二反射镜上方；
[0013]
所述输出镜沿水平方向放置，所述第二腔镜和第三腔镜朝所述nd:yvo4晶体倾斜放置，所述第四腔镜相对于水平方向倾斜放置，以使所述第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和输出镜组成基频光谐振腔；
[0014]
所述第一反射镜和第二反射镜沿水平方向放置，以使所述第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔。
[0015]
结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，所述mgo:apln晶体的非周期极化方向沿竖直方向设置。
[0016]
结合第一方面，本公开在第一方面的第二种实现方式中，所述第二腔镜朝所述nd:yvo4晶体呈45
°
倾斜放置。
[0017]
结合第一方面，本公开在第一方面的第三种实现方式中，泵浦模块的输出波长为813nm。
[0018]
结合第一方面、第一方面的第一至第三种实现方式中的任一项，本公开在第一方面的第四种实现方式中，
[0019]
所述第一腔镜镀813nm高反膜和1084nm高反膜；
[0020]
所述第二腔镜镀813nm高透膜和1084nm 45
°
全反膜；
[0021]
所述第三腔镜镀813nm高反膜和1084nm高反膜；
[0022]
所述第四腔镜镀813nm高透膜、1084nm高透膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜；
[0023]
所述第五腔镜镀1.70μm高反膜；
[0024]
所述输出镜镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm增透膜。
[0025]
结合第一方面的第四种实现方式，本公开在第一方面的第五种实现方式中，
[0026]
所述第一反射镜10镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜；
[0027]
所述第二反射镜镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.61μm高反膜、1.70μm高透膜和3.0μm-4.0μm高反膜。
[0028]
结合第一方面、第一方面的第一至第五种实现方式中的任一项，本公开在第二方面，提出一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器还包括第三反射镜和第六腔镜；
[0029]
所述第三反射镜和第六腔镜从上至下依次放置于所述mgo:apln晶体下方的水平
方向上，且所述第三反射镜和第六腔镜放置于所述第一反射镜的右侧；
[0030]
所述输出镜放置于所述mgo:apln晶体上方的水平方向上，且所述输出镜处于所述第二反射镜和第五腔镜的右侧；
[0031]
所述第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔。
[0032]
结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，
[0033]
所述第三反射镜镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.51μm高反膜、1.61μm高透膜、1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜；
[0034]
所述第六腔镜镀1.61μm高反膜。
[0035]
结合第二方面或第二方面的第一种实现方式，本公开在第三方面，提出一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器还包括第四反射镜和第七腔镜；
[0036]
所述第四反射镜和第七腔镜放置于所述mgo:apln晶体上方的水平方向上，且所述第四反射镜和第七腔镜放置于所述第二反射镜的右侧，所述第七腔镜放置于所述第四反射镜的上方；
[0037]
所述输出镜放置于所述mgo:apln晶体下方的水平方向上，且所述输出镜放置于所述第三反射镜的右侧；
[0038]
所述第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔。
[0039]
结合第三方面，本公开在第三方面的第一种实现方式中，
[0040]
所述第四反射镜镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm高反膜、1.51μm高透膜、1.61μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜；
[0041]
所述第七腔镜镀1.51μm高反膜。
[0042]
本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0043]
根据本公开实施例提供的技术方案，通过第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和输出镜组成基频光谐振腔，第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔，解决了多波长中红外激光能量配比调控放大器结构下由于插入电场驱动mgo:apln晶体导致的高损耗、高成本、高复杂性，无法广泛应用的技术问题。本公开实施例提供的技术方案，采用基于nd:yvo4晶体和mgo:apln晶体的内腔多光参量振荡器结构，以及通过输出镜与多个反射镜、腔镜的综合设置，改变各信号光传播路径达到均衡各组参量光增益、抑制多光参量振荡逆转换的目的，进而提升多个闲频光的转换效率，最终获得高光束质量、高转换效率的中红外激光输出。
[0044]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0045]
图1示出根据本公开实施例的基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0046]
图2示出根据本公开实施例的另一基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0047]
图3示出根据本公开实施例的又一基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0048]
图中：1.第一腔镜，2.声光q开关，3.nd:yvo4晶体，4.第二腔镜，5.耦合镜组，6.泵浦模块，7.第三腔镜，8.第四腔镜，9.mgo:apln晶体，10.第一反射镜，11.第二反射镜，12.第五腔镜，13.输出镜，14.第三反射镜，15.第六腔镜，16.第四反射镜，17.第七腔镜。
具体实施方式
[0049]
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
[0050]
在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
[0051]
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0052]
图1示出根据本公开实施例的基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0053]
如图1所示，本公开实施例中提供了一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器包括：第一腔镜1、声光q开关2、nd:yvo4晶体3、第二腔镜4、耦合镜组5、泵浦模块6、第三腔镜7、第四腔镜8、mgo:apln晶体9、第一反射镜10、第二反射镜11、第五腔镜12和输出镜13。
[0054]
其中，所述泵浦模块6、耦合镜组5、第二腔镜4、nd:yvo4晶体3和第三腔镜7在水平方向上由左至右依次排列，所述泵浦模块6、耦合镜组5和nd:yvo4晶体3垂直于所述水平方向放置。所述声光q开关2和第一腔镜1依次放置于所述第二腔镜4的正下方，所述mgo:apln晶体9水平放置于所述第三腔镜7的斜下方。所述第四腔镜8、第二反射镜11和第五腔镜12放置于所述mgo:apln晶体9上方的水平方向上，所述第一反射镜10和输出镜13依次放置于所述mgo:apln晶体9下方的水平方向上。所述第二反射镜11和第五腔镜12放置于所述第四腔镜8的右侧，所述第四腔镜8处于所述第三腔镜7与mgo:apln晶体9之间，所述第五腔镜12处于所述第二反射镜11上方。
[0055]
所述输出镜13沿水平方向放置，所述第二腔镜4和第三腔镜7朝所述nd:yvo4晶体3倾斜放置，所述第四腔镜8相对于水平方向倾斜放置，以使所述第一腔镜1、第二腔镜4、第三腔镜7、第四腔镜8和输出镜13组成基频光谐振腔。所述第一反射镜10和第二反射镜11沿水平方向放置，以使所述第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11和输出镜13组成多光参量振荡谐振腔。
[0056]
在本公开的一个实施例中，所述第二腔镜4的倾斜角度可以是45
°
。在本公开的一个实施例中，所述mgo:apln晶体的非周期极化方向沿竖直方向设置。在本公开的一个实施例中，所述泵浦模块6输出波长可以为813nm。
[0057]
在本公开的一个实施例中，所述第一腔镜1镀813nm高反膜和1084nm高反膜，第二腔镜4镀813nm高透膜和1084nm 45
°
全反膜，所述第三腔镜7镀813nm高反膜和1084nm高反膜，所述第四腔镜8镀813nm高透膜、1084nm高透膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高
反膜，所述第五腔镜12镀1.70μm高反膜，所述输出镜13镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm增透膜。
[0058]
在本公开的一个实施例中，所述第一反射镜10镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第二反射镜11镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.61μm高反膜、1.70μm高透膜和3.0μm-4.0μm高反膜。
[0059]
以实现双光参量振荡获得3.0μm和3.3μm双波长中红外激光输出为例，图1所示基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的工作过程为：泵浦模块6发出的813nm泵浦光经耦合镜组5整形后，穿过第二腔镜4射入nd:yvo4晶体3。nd:yvo4晶体3内的nd
3
离子吸收813nm泵浦光光子后，从低能态跃迁至高能态，发生能级跃迁现象，形成粒子数反转。在声光q开关2未开启的情况下，高能态的粒子数持续快速增加。声光q开关2开启后，高能态粒子迅速跃迁至低能态，发生了受激辐射现象，伴随生成1084nm基频光脉冲。第一腔镜1、第二腔镜4、第三腔镜7、第四腔镜8和输出镜13组成基频光谐振腔，1084nm基频光在基频光谐振腔内振荡放大。
[0060]
第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11和输出镜13组成多光参量振荡谐振腔，所述1084nm基频光由第四腔镜8射入多光参量振荡谐振腔。在第四腔镜8与第一反射镜10间的
①
号路径中，1084nm基频光第一次通过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡，生成两组参量光：1.70μm、3.0μm和1.61μm、3.3μm。之后，1084nm基频光与两组参量光经第一反射镜10反射后，进入
②
号路径，在mgo:apln晶体9内再次发生多光参量振荡。由于第二反射镜11镀1.48μm-1.61μm高反膜、1.70μm高透膜，使得1.61μm信号光经第二反射镜11反射进入
③
号路径，1.70μm信号光穿过第二反射镜11射向第五腔镜12。所述1.61μm信号光在
③
号路径中，第三次穿过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡，生成的3.0μm和3.3μm从输出镜13射出。剩余的1.61μm信号光被输出镜13反射，再经
③
号、
②
号和
①
号路径返回，形成一次完整振荡。所述1.70μm信号光经第五腔镜12反射，再次穿过第二反射镜11，经
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8，完成一次振荡。在本实施例里，1.70μm信号光传播路径为
①
号和
②
号路径，1.61μm信号光传播路径为
①
号、
②
号和
③
号路径，高增益的1.70μm信号光传播路径比低增益的1.61μm信号光传播路径短，从而实现了增益剪裁调控，使得两组参量光获得了均衡的增益，抑制了多光参量振荡逆转换现象，提升了输出多光参量振荡转换效率，获得高光束质量、高转换效率的3.0μm和3.3μm中红外激光输出。
[0061]
根据本公开实施例的技术方案，第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和输出镜组成基频光谐振腔，第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔，从而采用基于nd:yvo4晶体和mgo:apln晶体的内腔多光参量振荡器结构，以及通过输出镜与多个反射镜、腔镜的综合设置，改变各信号光传播路径达到均衡两组参量光增益、抑制多光参量振荡逆转换的目的，进而提升2个闲频光的转换效率，最终获得高光束质量、高转换效率的中红外激光输出。
[0062]
图2示出根据本公开实施例的基于增益剪裁调控的另一多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0063]
如图2所示，本公开实施例中提供了另一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器包括：第一腔镜1、声光q开关2、nd:yvo4晶体3、第二腔镜4、耦合镜组5、泵浦模块6、第三腔镜7、第四腔镜8、mgo:apln晶体9、第一反射镜10、第二反射镜11、第
五腔镜12、输出镜13、第三反射镜14和第六腔镜15。
[0064]
其中，所述泵浦模块6、耦合镜组5、第二腔镜4、nd:yvo4晶体3和第三腔镜7在水平方向上由左至右依次排列，所述泵浦模块6、耦合镜组5和nd:yvo4晶体3垂直于所述水平方向放置。所述声光q开关2和第一腔镜1依次放置于所述第二腔镜4的正下方，所述mgo:apln晶体9水平放置于所述第三腔镜7的斜下方。所述第四腔镜8、第二反射镜11、第五腔镜12和输出镜13放置于所述mgo:apln晶体9上方的水平方向上，所述第二反射镜11和第五腔镜12放置于所述第四腔镜8的右侧，所述第四腔镜8处于所述第三腔镜7与mgo:apln晶体9之间，所述第五腔镜12处于所述第二反射镜11上方，所述输出镜13放置于所述第二反射镜11和第五腔镜12的右侧。所述第一反射镜10、第三反射镜14和第六腔镜15放置于所述mgo:apln晶体9下方的水平方向上，所述第三反射镜14和第六腔镜15放置于所述第一反射镜的右侧，所述第三反射镜14放置于所述第六腔镜15的上方。
[0065]
所述第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11、第三反射镜14和输出镜13组成多光参量振荡谐振腔。
[0066]
在本公开的一个实施例中，所述第二腔镜4和第三腔镜7朝所述nd:yvo4晶体3倾斜放置，其中，第二腔镜4的倾斜角度可以是45
°
。在本公开的一个实施例中，所述mgo:apln晶体的非周期极化方向沿竖直方向设置。在本公开的一个实施例中，所述泵浦模块6输出波长可以为813nm。
[0067]
在本公开的一个实施例中，所述第一腔镜1镀813nm高反膜和1084nm高反膜，第二腔镜4镀813nm高透膜和1084nm 45
°
全反膜，所述第三腔镜7镀813nm高反膜和1084nm高反膜，所述第四腔镜8镀813nm高透膜、1084nm高透膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第五腔镜12镀1.70μm高反膜，所述输出镜13镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm增透膜。
[0068]
在本公开的一个实施例中，所述第一反射镜10镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第二反射镜11镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.61μm高反膜、1.70μm高透膜和3.0μm-4.0μm高反膜。
[0069]
在本公开的一个实施例中，所述第三反射镜14镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.51μm高反膜、1.61μm高透膜、1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第六腔镜15镀1.61μm高反膜。
[0070]
以实现三光参量振荡获得3.0μm、3.3μm和3.8μm波长的中红外激光输出为例，图2所示基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的工作过程为：第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11、第三反射镜14和输出镜13组成的多光参量振荡谐振腔。1084nm基频光由第四腔镜8射入多光参量振荡谐振腔。在
①
号路径中，1084nm基频光经过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡，生成三组参量光：1.70μm、3.0μm，1.61μm、3.3μm和1.51μm、3.8μm。经第一反射镜10反射进入
②
号路径，再次通过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡。由于第二反射镜11的选模作用，1.70μm信号光透过第二反射镜11，后经第五腔镜12的反射回第二反射镜11，再经
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。其余各光经第二反射镜11反射，进入
③
号路径发生第三次多光参量振荡。由于第三反射镜14的选模作用，1.61μm信号光穿过第三反射镜14，经第六腔镜15反射，再次穿过第三反射镜14，经
③
号、
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。1.51μm信号光经第三反射镜14反射第四次通过mgo:apln晶体9。多光参量振荡生成的3.0μm、3.3
μm和3.8μm中红外激光由输出镜13射出腔外。经输出镜13反射，剩余1.51μm信号光经
④
号、
③
号、
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。在本实施例里，1.70μm信号光传播路径为
①
号和
②
号路径，1.61μm信号光传播路径为
①
号、
②
号和
③
号路径，1.51μm信号光传播路径为
①
号、
②
号、
③
号和
④
号路径。通过增益剪裁调控使三组参量光获得了均衡的增益，最终实现高光束质量、高转换效率的3.0μm、3.3μm和3.8μm中红外激光输出。
[0071]
根据本公开实施例的技术方案，第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔，从而采用基于nd:yvo4晶体和mgo:apln晶体的内腔多光参量振荡器结构，以及通过输出镜与多个反射镜、腔镜的综合设置，改变各信号光传播路径达到均衡三组参量光增益、抑制多光参量振荡逆转换的目的，进而提升3个闲频光的转换效率，最终获得高光束质量、高转换效率的中红外激光输出。
[0072]
图3示出根据本公开实施例的基于增益剪裁调控的又一多波长中红外光参量振荡器的结构图。
[0073]
如图3所示，本公开实施例中提供了又一种基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器，所述振荡器包括：第一腔镜1、声光q开关2、nd:yvo4晶体3、第二腔镜4、耦合镜组5、泵浦模块6、第三腔镜7、第四腔镜8、mgo:apln晶体9、第一反射镜10、第二反射镜11、第五腔镜12、输出镜13、第三反射镜14、第六腔镜15、第四反射镜16和第七腔镜17。
[0074]
其中，所述泵浦模块6、耦合镜组5、第二腔镜4、nd:yvo4晶体3和第三腔镜7在水平方向上由左至右依次排列，所述泵浦模块6、耦合镜组5和nd:yvo4晶体3垂直于所述水平方向放置。所述声光q开关2和第一腔镜1依次放置于所述第二腔镜4的正下方，所述mgo:apln晶体9水平放置于所述第三腔镜7的斜下方。所述第四腔镜8、第二反射镜11、第五腔镜12、第四反射镜16和第七腔镜17放置于所述mgo:apln晶体9上方的水平方向上，所述第二反射镜11和第五腔镜12放置于所述第四腔镜8的右侧，所述第四反射镜16和第七腔镜17放置于所述第二反射镜11和第五腔镜12的右侧，所述第四腔镜8处于所述第三腔镜7与mgo:apln晶体9之间，所述第五腔镜12处于所述第二反射镜11上方，所述第七腔镜17处于所述第四反射镜16的上方。所述第一反射镜10、第三反射镜14、第六腔镜15和输出镜13放置于所述mgo:apln晶体9下方的水平方向上，所述第三反射镜14和第六腔镜15放置于所述第一反射镜的右侧，所述输出镜13放置于所述第三反射镜14和第六腔镜15的右侧，所述第三反射镜14放置于所述第六腔镜15的上方。
[0075]
所述第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11、第三反射镜14、第四反射镜16和输出镜13组成多光参量振荡谐振腔。
[0076]
在本公开的一个实施例中，所述第二腔镜4和第三腔镜7朝所述nd:yvo4晶体3倾斜放置，其中，所述第二腔镜4的倾斜角度可以是45
°
。在本公开的一个实施例中，所述mgo:apln晶体的非周期极化方向沿竖直方向设置。在本公开的一个实施例中，所述泵浦模块6输出波长可以为813nm。
[0077]
在本公开的一个实施例中，所述第一腔镜1镀813nm高反膜和1084nm高反膜，第二腔镜4镀813nm高透膜和1084nm 45
°
全反膜，所述第三腔镜7镀813nm高反膜和1084nm高反膜，所述第四腔镜8镀813nm高透膜、1084nm高透膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第五腔镜12镀1.70μm高反膜，所述输出镜13镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm增透膜。
[0078]
在本公开的一个实施例中，所述第一反射镜10镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第二反射镜11镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.61μm高反膜、1.70μm高透膜和3.0μm-4.0μm高反膜。
[0079]
在本公开的一个实施例中，所述第三反射镜14镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm-1.51μm高反膜、1.61μm高透膜、1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第六腔镜15镀1.61μm高反膜。
[0080]
在本公开的一个实施例中，所述第四反射镜16镀813nm高反膜、1084nm高反膜、1.48μm高反膜、1.51μm高透膜、1.61μm-1.70μm高反膜和3.0μm-4.0μm高反膜，所述第七腔镜17镀1.51μm高反膜。
[0081]
以实现四光参量振荡获得3.0μm、3.3μm、3.8μm和4.0μm波长的中红外激光输出为例，图3所示基于增益剪裁调控的多波长中红外光参量振荡器的工作过程为：第四腔镜8、第一反射镜10、第二反射镜11、第三反射镜14、第四反射镜16和输出镜13组成的多光参量振荡谐振腔。1084nm基频光由第四腔镜8射入多光参量振荡谐振腔。在
①
号路径中，1084nm基频光经过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡，生成四组参量光：1.70μm、3.0μm，1.61μm、3.3μm，1.51μm、3.8μm和1.48μm、4.0μm。经第一反射镜10反射进入
②
号路径，再次通过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡。由于第二反射镜11的选模作用，1.70μm信号光透过第二反射镜11，后经第五腔镜12的反射回第二反射镜11，再经
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。其余各光经第二反射镜11反射，进入
③
号路径发生第三次多光参量振荡。由于第三反射镜14的选模作用，1.61μm信号光穿过第三反射镜14，经第六腔镜15反射，再次穿过第三反射镜14，经
③
号、
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。1.51μm和1.48μm信号光经第三反射镜14反射后，第四次通过mgo:apln晶体9发生多光参量振荡。由于第四反射镜16的选模作用，1.51μm信号光穿过第四反射镜16，经第七腔镜17反射，再次穿过第四反射镜16，经
④
号、
③
号、
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。1.48μm信号光经第四反射镜16反射，进入
⑤
号路径。穿过mgo:apln晶体9发生第五次多光参量振荡，生成的3.0μm、3.3μm、3.8μm和4.0μm中红外激光经输出镜13射出，剩余1.48μm信号光经
⑤
号、
④
号、
③
号、
②
号和
①
号路径回到第四腔镜8。在本实施例里，1.70μm信号光传播路径为
①
号和
②
号路径，1.61μm信号光传播路径为
①
号、
②
号和
③
号路径，1.51μm信号光传播路径为
①
号、
②
号、
③
号和
④
号路径，1.48μm信号光传播路径为
①
号、
②
号、
③
号、
④
号和
⑤
号路径。通过增益剪裁调控使四组参量光获得了均衡的增益，实现高光束质量、高转换效率的3.0μm、3.3μm、3.8μm和4.0μm中红外激光输出。
[0082]
根据本公开实施例的技术方案，第四腔镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和输出镜组成多光参量振荡谐振腔，从而采用基于nd:yvo4晶体和mgo:apln晶体的内腔多光参量振荡器结构，以及通过输出镜与多个反射镜、腔镜的综合设置，改变各信号光传播路径达到均衡四组参量光增益、抑制多光参量振荡逆转换的目的，进而提升4个闲频光的转换效率，最终获得高光束质量、高转换效率的中红外激光输出。
[0083]
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。