CN105048270A - 一种基于铌酸锂晶体的激光放大器及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，包括激光泵浦光源、种子光源和铌酸锂非线性晶体：由激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，产生非线性参量过程：获得1066nm-1080nm的斯托克斯激光。本发明所述的激光放大器可以获得8-10倍的放大后的激光输出。本发明所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，利用在铌酸锂晶体的尺寸允许下，泵浦光和种子光的光斑尺寸可以任意大，并且采用受激激子散射的方式获得较大倍数的种子激光放大。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于铌酸锂晶体的激光放大器及其应用，属于激光放大器的技术领域。
背景技术
激光放大器是指利用光的受激辐射进行光的能量(功率)放大的器件。通过采用激光放大器，可以在获得高的激光能量或功率时而又保持激光的质量(包括脉宽、线宽、偏振特性等)。常用于可控核聚变、核爆模拟、超远激光测距等重大技术中的高功率激光***。常见激光放大器可以分为两类，即脉冲的或稳态的。而常用的激光放大器具有放大器寄生振荡以及后级向前级反馈光干扰工作等缺陷。受激激子散射是一种产生太赫兹辐射的重要技术，通过某些晶体的受激激子散射可以获得可见，近红外，以及太赫兹波段的连续可调谐激光。这方式可以用作太赫兹源，也可作为近红外波段的激光放大器。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于铌酸锂晶体的激光放大器。与传统激光放大器不同，本发明基于受激电磁耦子散射的原理，克服了现有技术的单级激光放大法倍数低的缺点，通过对实验装置的合理设计，以获得大能量的激光的放大，大大提高了激光的放大倍数，使得近红外激光放大8-10倍。
本发明还提供一种上述激光放大器的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，包括激光泵浦光源、种子光源和铌酸锂非线性晶体：由激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，产生非线性参量过程：获得1066nm-1080nm的斯托克斯激光。本发明所述的激光放大器可以获得8-10倍的放大后的激光输出。
根据本发明优选的，所述铌酸锂非线性晶体为MgO:LiNbO3或者LiNbO3。
根据本发明优选的，所述铌酸锂非线性晶体为同时具有拉曼与红外活性的非线性晶体，所述铌酸锂非线性晶体的两端面均镀有1000nm－1100nm波长的增透膜。本发明中的所有非线性晶体的尺寸可以根据具体要求进行选取。
根据本发明优选的，所述激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光，分别与所述经所述铌酸锂非线性晶体的夹角范围是0.5-3.0°，实现对种子光的频率连续调谐，对种子光的频率连续调谐范围为1066nm-1080nm。
根据本发明优选的，所述激光泵浦光源产生的泵浦光光斑尺寸和种子光源产生种子光的光斑尺寸，在铌酸锂非线性晶体z轴方向的厚度允许下，选取任意大。
根据本发明优选的，所述激光泵浦光源为准连续的重复频率为100Hz-100kHz的脉冲激光***、闪光灯泵浦或者LD泵浦的低重频的1-100Hz的激光***；所述激光泵浦光源的泵浦功率密度≥20MW/cm2。
根据本发明优选的，所述种子光源为脉冲式种子光束或连续的种子光束，输出种子光的波长为1066nm-1080nm。
所述的LD泵浦包括激光二极管LD泵浦源、激光增益介质、调Q模块、激光谐振腔，激光谐振腔由后腔镜和输出镜组成；后腔镜为高反镜，输出镜可以为高反镜也可以具有一定透过率。
所述的闪光灯泵浦包括泵浦闪光灯、闪光灯泵浦***驱动电源、激光增益介质、调Q装置、激光谐振腔、水冷***，激光谐振腔由后腔镜和输出镜组成；后腔镜为高反镜，输出镜可以为高反镜也可以具有一定透过率。
所述的激光谐振腔是直腔，也可以是折叠腔(折叠腔时须加入折叠镜以改变光路途径)，腔长根据需要设定，谐振腔的后腔镜和输出镜的曲率半径和透过率可根据实际情况选择。
所述的激光谐振腔内的调Q装置与激光增益介质的相对位置可进行调换；在LD侧面泵浦与闪光灯泵浦的情况下，谐振腔内的侧泵模块或者灯泵模块以及激光增益介质、调Q装置的相对位置可相互进行调换。
所述的激光增益介质可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的以下诸晶体中的一种：钇铝石榴石(YAG)、钒酸钇(YVO4)、钒酸钆(GdVO4)、钒酸镥(LuVO4)、氟化钇锂(YLF)、铝酸钇(YAP)、钆镓石榴石(GGG)、钨酸钆钾(KGd(WO4)2)等；也可以是键合晶体钇铝石榴石/掺钕钇铝石榴石(YAG/Nd:YAG)、钒酸钇/掺钕钒酸钇(YVO4/Nd:YVO4)诸晶体中的一种。
所述的激光增益介质的掺杂浓度当掺钕时为0.05-at.％至3-at.％；掺镱时为0.05-at.％至10-at.％。
所述的激光增益介质的两个端面均镀有对泵浦光波段及1000nm－1100nm波段的增透膜。
所述的调Q装置可以是电光调Q装置、声光调Q装置或可饱和吸收体被动调Q装置中的任意一种：声光调Q装置由射频输入装置和调Q晶体组成，调Q晶体的两端面均镀有1000nm－1100nm波长的增透膜；调制频率为1Hz－100KHz，通过输入射频波改变调Q晶体的密度，来实现周期性改变激光谐振腔阈值的目的，起到调Q开关作用；电光调Q装置由电光晶体和驱动电源组成，利用晶体的电光效应，对通过其中的激光的相位产生调制，进而改变偏振态，完成开、关门过程，调制频率为1Hz－100kHz；可饱和吸收体是利用材料的激发、跃迁特性，受激吸收时关门、向下跃迁时开门，以此完成对激光的开、关门控制，调制频率为1Hz－100kHz。
所述的冷却***有两种方式：循环水冷却——晶体侧面均用带有管道的金属块包住，金属块的管道内持续通有循环冷却水，用来给晶体降低温度；半导体制冷——晶体侧面被半导体制冷块包围。
一种上述激光放大器的工作方法：
激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，输出太赫兹波，并且获得放大后的种子光输出。
本发明的优势在于：
本发明所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，利用在铌酸锂晶体的尺寸允许下，泵浦光和种子光的光斑尺寸可以任意大，并且采用受激激子散射的方式获得较大倍数的种子激光放大。
附图说明
图1为本发明的基于铌酸锂晶体的激光放大器的光路结构示意图；
图2为是本发明的灯泵外腔脉冲式泵浦光和脉冲式种子光泵浦MgO:LiNbO3晶体，基于铌酸锂晶体的激光放大器源的光路结构示意图；
图3为本发明的LD侧面泵浦的调Q运转的和脉冲式种子光泵浦MgO:LiNbO3基于铌酸锂晶体的激光放大器的光路结构示意图；
图4为本发明的LD端面泵浦的调Q运转的和脉冲式种子光泵浦MgO:LiNbO3基于铌酸锂晶体的激光放大器的光路结构示意图；
图5为本发明的泵浦光和脉冲式种子光泵浦MgO:LiNbO3光路结构示意图；
图6为本发明的泵浦光和连续种子光泵浦MgO:LiNbO3光路结构示意图。
在图1-6中，1.泵浦激光谐振腔后腔镜，2.恒温冷却***，3.调Q装置，4.起偏器，5.激光增益介质，6.闪光灯泵浦***，7.泵浦激光谐振腔输出镜，8.半波片，9.种子光高反镜，10.铌酸锂非线性晶体，11.脉冲式种子光源，12.LD侧面泵浦***，13.LD泵浦模块，14.光纤，15.耦合透镜组，16.OPO种子光***,17.泵浦光高反镜，18.种子光高反镜，19.泵浦光高反镜，20.种子光扩束器，21.泵浦光扩束器，22.位移平台，23.旋转平台，24.泵浦光高反镜。
具体实施方式
现针对说明书附图和实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。
如图1-6所示。
实施例1、
如图2所示。
一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，包括激光泵浦光源、种子光源和铌酸锂非线性晶体：由激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，产生非线性参量过程：获得1066nm-1080nm的斯托克斯激光。本发明所述的激光放大器可以获得8-10倍的放大后的激光输出。
所述铌酸锂非线性晶体为MgO:LiNbO3或者LiNbO3。
所述铌酸锂非线性晶体为同时具有拉曼与红外活性的非线性晶体，所述铌酸锂非线性晶体的两端面均镀有1000nm－1100nm波长的增透膜。
所述激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光，分别与所述经所述铌酸锂非线性晶体的夹角范围是0.5-3.0°，实现对种子光的频率连续调谐，对种子光的频率连续调谐范围为1066nm-1080nm。
所述激光泵浦光源产生的泵浦光光斑尺寸和种子光源产生种子光的光斑尺寸，在铌酸锂非线性晶体z轴方向的厚度允许下，选取任意大。
所述激光泵浦光源为准连续的重复频率为100Hz-100kHz的脉冲激光***、闪光灯泵浦或者LD泵浦的低重频的1-100Hz的激光***；所述激光泵浦光源的泵浦功率密度≥20MW/cm2。
所述种子光源为脉冲式种子光束或连续的种子光束，输出种子光的波长为1066nm-1080nm。
实施例1的具体结构如下：
一种基于铌酸锂晶体的激光放大器包括泵浦激光谐振腔后腔镜1，恒温冷却***2，调Q装置3，起偏器4，激光增益介质5，闪光灯泵浦***6，泵浦激光谐振腔输出镜7，半波片8，种子光高反镜9，铌酸锂非线性晶体10，脉冲式种子光源11，泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜24,种子光扩束器20，泵浦光扩束器21，位移平台22，旋转平台23。泵浦光和种子光以一定的夹角进入铌酸锂非线性晶体构成激光放大器；泵浦激光谐振腔后腔镜1和泵浦激光谐振腔输出镜7构成泵浦激光振荡的谐振腔，谐振腔中放置的激光增益介质5为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光晶体、电光调Q装置3、起偏器4以及闪光灯泵浦***6，共同组成光学参量效应激光放大器的泵浦***,泵浦光高反镜17、种子光高反镜18和位移平台22构成泵浦光的延时器。基于受激激子散射的种子注入基于铌酸锂晶体的激光放大器的工作方法如下：由闪光灯泵浦***6激发激光增益介质5，所产生的基频光通过激光谐振腔输出镜7输出，通过半波片8调整偏振态、泵浦光高反镜24、泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19和种子扩束器20进入铌酸锂非线性晶体10，脉冲式种子光源11产生的脉冲式种子光经过种子光高反镜9，与泵浦光成一定夹角进入铌酸锂非线性晶体10中，由于MgO:LINbO3晶体同时具有拉曼和红外活性，因而会产生受激激子散射，在种子发生全反射的部位产生太赫兹输出，同时放大种子光。在晶体尺寸允许下，调节种子光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，调节位移平台22以改变泵浦光达到晶体的光程，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲在时间上同步，获得最大的斯托克斯激光放大输出。铌酸锂非线性晶体10作为非线性介质，可以有效的产生泵浦光和斯托克斯光转换，根据泵浦光和种子光的夹角不同可以获得1066nm-1080nm范围内的可调谐斯托克斯激光输出。上述激光增益介质5和闪光灯泵浦***6均通过冷却***进行恒温控制，保持温度在20℃。
所述的激光增益介质5为晶体Nd:YAG，其尺寸为φ6mm×10mm，其掺杂浓度为1-at.％两个端面均镀有1000nm－1100nm波长的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述调Q装置3由高压电源和调Q晶体组成，调Q晶体的长度为40m两端面均镀有对1000nm－1100nm波长的增透膜(透过率大于99.8％)；调制频率为10Hz。
所述的铌酸锂非线性晶体10为MgO:LiNbO3晶体，其尺寸：晶体长度为50mm，宽度为5mm，晶体沿着z轴的高度为10mm，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的泵浦激光谐振腔后腔镜1为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦激光谐振腔输出镜7在1.064微米附近波长的镀膜透过率为80％。
所述的泵浦激光的谐振腔腔长为370mm。
所述的泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜24为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的种子光高反镜9为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦光扩束器21，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)
所述的种子光扩束器20，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
工作流程：闪光灯泵浦***6激发掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体5，当调Q装置3关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当调Q装置3打开时，积攒的大量反转粒子通过受激辐射瞬间转为1064.2nm基频光；具有较高峰值功率的基频光输出并和种子光***以一定的夹角进入到铌酸锂非线性晶体10，即非线性晶体MgO:LiNbO3，由于MgO:LiNbO3晶体的A1振动模的作用，可以将基频光转为种子光，同时获得种子光放大。输入种子光为10mJ,在1064.2nm的单脉冲能量为320mJ、重复频率为10Hz，泵浦角度固定为1.5°时，获得放大后的种子光能量为120mJ。
实施例2、
如图3所示。
如实施例1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其中种子光源由泵浦光***出射的泵浦光，脉冲式种子光源11出射的种子光和铌酸锂非线性晶体10MgO:LiNbO3组成；泵浦激光谐振腔后腔镜1和泵浦激光谐振腔输出镜7构成泵浦激光振荡的谐振腔，谐振腔中放置的激光增益介质5为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光晶体、调Q装置3、起偏器4以及LD侧面泵浦模块12，共同组成激光放大器的泵浦***。基于铌酸锂晶体的激光放大器的工作方法如下：由LD侧面泵浦***12产生的泵浦光耦合进入激光增益介质5，所产生的基频光经泵浦光高反镜反射和由脉冲式种子光源11产生的经种子光高反镜9反射的脉冲式种子光以一定的夹角通过铌酸锂非线性晶体10，即MgO:LiNbO3晶体，由于MgO:LiNbO3晶体的A1振动模具有红外和拉曼活性，因而会产生受激激子散射，产生种子光。在晶体尺寸允许下，调节种子光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，调节位移平台22以改变泵浦光达到晶体的光程，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲在时间上同步，获得最大的种子光放大。上述调Q装置3、MgO:LiNbO3晶体均通过冷却***进行温度控制，保持温度为20℃。
所述LD侧面泵浦模块12是由波长为808nm附近的LD侧泵激光头(最高功率180W)、驱动电源和水冷箱组成的。
所述的掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体的尺寸为Φ3mm×68mm，其掺杂浓度为1-at.％两个端面均镀有1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的调Q装置3由射频输入装置和声光调Q晶体组成，调Q晶体的长度为46mm，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)；调制频率为10KHz，通过输入射频波改变调Q晶体的密度，来实现周期性改变激光谐振腔阈值的目的，起到调Q开关作用。
所述的MgO:LiNbO3晶体的尺寸为50×5×10mm3两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的泵浦激光谐振腔后腔镜1为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦激光谐振腔输出镜7在1.064微米附近波长的镀膜透过率为80％。
所述的泵浦激光的谐振腔腔长为370mm。
所述的泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜24为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的种子光高反镜9为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦光扩束器21，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)
所述的泵浦光扩束器20，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
工作流程：LD侧面泵浦源发出808nm的泵浦光入射到掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体5，当调Q装置3在关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当调Q装置3打开时，积攒的大量反转粒子通过受激辐射瞬间转为1064.2nm基频光；具有较高峰值功率的基频光和种子光***产生的种子光以一定的夹角经过MgO:LiNbO3晶体10时，由于受激激子散射的作用产生与种子光相同的Stokes光与太赫兹辐射波，通过调整泵浦激光与种子光光束的角度，可以获得可调谐的Stokes光即种子光输出，在晶体尺寸允许下，调节泵浦光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，调节位移平台22以改变泵浦光达到晶体的光程，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲在时间上同步，获得最大程度的种子光放大。
实施例3、
如图4所示。
如实施例1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其中种子光发生器由泵浦光***出射的泵浦光，脉冲式种子光源出射的种子光和铌酸锂非线性晶体10MgO:LiNbO3组成。泵浦激光谐振腔后腔镜1和泵浦激光谐振腔输出镜7组成泵浦激光谐振腔。激光放大器的泵浦***包括LD泵浦模块13，光纤14，耦合透镜组15，泵浦激光谐振腔后腔镜1和泵浦激光谐振腔输出镜7组成的泵浦激光谐振腔以及泵浦激光谐振腔内依次放置的激光增益介质5为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光晶体、调Q装置3、起偏器4。基于铌酸锂晶体的激光放大器由上述的泵浦激光***产生的泵浦激光脉冲和由脉冲式种子光源11产生的脉冲式种子光以及铌酸锂非线性晶体10组成。基于受激激子散射的种子注入式表面垂直发射的太赫兹参量源的工作方式如下：由LD端面泵浦***产生的泵浦光耦合进入激光增益介质5所产生的基频光与种子光***产生的种子光以一定的夹角进入铌酸锂非线性晶体10，由于MgO:LiNbO3晶体的A1振荡模具有红外和拉曼效应，因而会产生受激激子散射，产生放大后的种子光。在晶体尺寸允许下，调节泵浦光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，调节位移平台22以改变泵浦光达到晶体的光程，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲在时间上同步，获得最大的种子光放大。上述调Q装置3、激光增益介质5和MgO:LiNbO3晶体10均通过冷却***进行温度控制，保持温度为20℃。
所述的LD泵浦模块13端面泵***是由波长为808nm附近的LD端面泵浦源(最高功率25W)及相应的光纤14(纤芯直径400微米，数值孔径0.22)和耦合透镜组15(1:1成像，工作距离50mm)组成。
所述的激光晶体Nd:YAG晶体5的尺寸为φ4mm×5mm，其掺杂浓度为1-at.％两个端面均镀有808nm及1000nm－1100nm波长的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的调Q装置3由射频输入装置和声光调Q晶体组成，调Q晶体的长度为38mm，两端面均镀有对1000nm－1100nm波长的增透膜(透过率大于99.8％)；调制频率为25KHz，通过输入射频波改变调Q晶体的密度，来实现周期性改变激光谐振腔阈值的目的，起到调Q开关作用。
所述的MgO:LiNbO3晶体10的尺寸为50×5×10mm3两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的泵浦激光谐振腔后腔镜1、泵浦激光谐振腔输出镜7均是平镜，镀有1000nm－1100nm波长的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜24为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的种子光高反镜9为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦光扩束器21，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)
所述的种子光扩束器20，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
工作流程：LD发出808nm的泵浦光经光纤14和耦合透镜组15进入掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体5，当声光调Q装置3关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当调Q装置3打开时，积攒的大量反转粒子通过受激辐射瞬间转为1064.2nm基频光；具有较高峰值功率的基频光与脉冲式种子光源11产生的种子光以一定的夹角经过MgO:LiNbO3晶体10时，由于受激激子散射的作用产生由种子光放大的激光，通过调整泵浦激光与种子光束的角度，可以获得可调谐的放大后的激光输出。在晶体尺寸允许下，调节泵浦光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，调节位移平台22以改变泵浦光达到晶体的光程，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲在时间上同步，获得最大程度上的种子光输出。
实施例4、
如图6所示，如实施例1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其区别在于，所述种子光源为连续种子光***，并且没有泵浦光高反镜17和种子光高反镜18以及调整光程的位移平台22。
实施例5、
如图5所示，一种基于铌酸锂晶体的激光放大器包括泵浦***，种子光高反镜9、脉冲式种子光源11，泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜，种子光扩束器20，泵浦光扩束器21、位移平台22，旋转平台23。泵浦光和脉冲式种子光以一定的夹角进入非线性晶体构成激光放大器；泵浦光高反镜17、种子光高反镜18和位移平台22构成泵浦光的延时器。基于受激激子散射的种子注入基于铌酸锂晶体的激光放大器的工作方法如下：由泵浦光***产生的激光经过泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19和泵浦光扩束器20进入铌酸锂非线性晶体10，脉冲式种子光源11产生的脉冲式种子光经过种子光高反镜9，与泵浦光成一定夹角进入铌酸锂非线性晶体10中，由于MgO:LINbO3晶体同时具有拉曼和红外活性，因而会产生受激激子散射，放大种子光。在晶体尺寸允许下，调节种子光扩束器20、泵浦光扩束器21，增大泵浦光和种子光的光斑尺寸，使得泵浦光脉冲和种子光脉冲空间上重叠，获得最大的种子光放大输出。铌酸锂非线性晶体10作为非线性介质，可以有效的产生泵浦光和斯托克斯光转换即种子光的放大输出。调节种子光波长，并且改变泵浦光和种子光的夹角，可以获得1066nm-1080nm范围内的可调谐种子光放大输出。
所述的铌酸锂非线性晶体10为MgO:LiNbO3晶体，其尺寸：晶体长度为50mm，宽度为5mm，晶体沿着z轴的高度为10mm，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)。
所述的泵浦光高反镜17、种子光高反镜18、泵浦光高反镜19、泵浦光高反镜24为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的种子光高反镜9为平镜，镀有1000nm－1100nm波段的高反膜(反射率大于99.8％)。
所述的泵浦光扩束器21，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)
所述的种子光扩束器20，两端面均镀有对1000nm－1100nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)
实施例6、
一种如实施例1-5所述激光放大器的工作方法：激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，输出太赫兹波，并且获得放大后的种子光输出。
Claims (8)
1.一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，包括激光泵浦光源、种子光源和铌酸锂非线性晶体：由激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，产生非线性参量过程：获得1066nm-1080nm的斯托克斯激光。
2.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述铌酸锂非线性晶体为MgO:LiNbO3或者LiNbO3。
3.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述铌酸锂非线性晶体为同时具有拉曼与红外活性的非线性晶体，所述铌酸锂非线性晶体的两端面均镀有1000nm－1100nm波长的增透膜。
4.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光，分别与所述经所述铌酸锂非线性晶体的夹角范围是0.5-3.0°，实现对种子光的频率连续调谐，对种子光的频率连续调谐范围为1066nm-1080nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述激光泵浦光源产生的泵浦光光斑尺寸和种子光源产生种子光的光斑尺寸，在铌酸锂非线性晶体z轴方向的厚度允许下，选取任意大。
6.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述激光泵浦光源为准连续的重复频率为100Hz-100kHz的脉冲激光***、闪光灯泵浦或者LD泵浦的低重频的1-100Hz的激光***；所述激光泵浦光源的泵浦功率密度≥20MW/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂晶体的激光放大器，其特征在于，所述种子光源为脉冲式种子光束或连续的种子光束，输出种子光的波长为1066nm-1080nm。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述激光放大器的工作方法：激光泵浦光源产生的泵浦光和种子光源产生的种子光分别以一定的夹角经所述铌酸锂非线性晶体，并与所述铌酸锂非线性晶体的拉曼与红外活性振动模相互作用，产生受激激子散射，输出太赫兹波，并且获得放大后的种子光输出。
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