CN213341067U - 一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，包括脉冲激光器、汇聚凸透镜、第一参量振荡腔镜、反射银镜、参量晶体、第二参量振荡腔镜、泵浦光透射光线遮挡板、第一FP标准具、第二FP标准具、第三参量振荡腔镜、第一反射镜、滤波片；第一参量振荡腔镜、反射银镜、参量晶体、第二参量振荡腔镜、第三参量振荡腔镜构成光参量振荡器OPO；泵浦光通过凸透镜对泵浦光进行汇聚，减少泵浦光的损耗，泵浦光经过第一参量振荡透镜透射，入射到参量晶体产生信号光，信号光被第二参量振荡透镜反射，经过组合的FP标准具进行滤波和线宽的压窄，然后经过第三参量振荡透镜透射和反射，透射部分作为信号光输出，反射光作为光参量振荡器谐振信号光，在腔内振荡。
Description
技术领域
本发明属于激光领域，具体涉及一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置。
背景技术
随着非线性材料晶体技术的不断完善，使得高性能的光参量振荡器得以实现。由于光参量振荡器具有体积小、稳定性好、能量高、调节范围大等优点而被广泛研究。近红外波段在在大气监测、导弹防御和通信等领域都有重要的应用，因此对于近红外波段的光参量振荡器的研究一直是一个热点。
对于光参量振荡器的研究一直是从泵浦源、非线性晶体材料、优化振荡腔等方面，但是对于输出的信号光的线宽在一定程度上无法满足在实际中的应用，因此对于近红外波段的参量振荡器的窄线宽输出研究也是一个方向。输出的信号光的线宽越窄对应的光斑越小，能量越高，传输的距离越远，在很多领用的应用越广。本发明就是针对近红外波段的输出信号光的线宽问题进行改善，通过对非线性晶体进行温度调节和腔内滤波的不同组合可以实现对近红外波段的窄线宽的输出，并且具有易于调节、可控性高的特性。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，该方法输出的信号光线宽窄，能量高。
技术方案：本发明公开了一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，具体如下：
该装置包括脉冲激光器、汇聚凸透镜、第一参量振荡腔镜、反射银镜、参量晶体、第二参量振荡腔镜、泵浦光透射光线遮挡板、第一FP标准具、第二FP标准具、第三参量振荡腔镜、第一反射镜、滤波片。
所述的第一参量振荡腔镜、反射银镜、参量晶体、第二参量振荡腔镜、第三参量振荡腔镜构成光参量振荡器OPO。
泵浦光通过凸透镜对泵浦光进行汇聚，减少泵浦光的损耗，泵浦光经过第一参量振荡透镜透射，入射到参量晶体产生信号光，信号光被第二参量振荡透镜反射，经过组合的FP标准具进行滤波和线宽的压窄，然后经过第三参量振荡透镜透射和反射，透射部分作为信号光输出，反射光作为光参量振荡器谐振信号光，在腔内振荡。
所述的参量晶体是MgO:PPLN(氧化镁掺杂周期性极化铌酸锂晶体)晶体，其端面与泵浦光垂直，以便优化谐振腔，获得比较好的信号光输出功率。
所述的泵浦光采用Nd:YAG激光源，输出的泵浦光脉冲宽度为23ns，波长1064nm，采用较宽脉冲的激光器为了提高光的转换效率。
所述的45O腔镜其1550nm的接近100％高反，1064nm的97％高透特性，由于泵浦光通过晶体以后产生1.5um附近信号光和剩余的泵浦光，需要对二者进行分离，因此采用45O腔镜进行分离和对信号光进行持续振荡。
所述的第三参量振荡腔与准直光路平行，1550nm的80％高反，1064nm的97％高透，由于第三振荡腔选择信号光80％的高反，使部分信号光透射输出，反射的信号光在OPO腔内振荡。
所述的第一FP标准具2mm双面抛光硅片，由于硅片在近红外波段的吸收小，故选用硅片做为压窄线宽的FP具。
所述的第二FP标准具500um双面抛光硅片和第一FP标准具组合成组合标准具。
所述的参量晶体周期极化掺镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)，两个端面镀有99％高透膜1064nm 和1550nm，匹配周期29.64um。
所述的滤波片100um双面抛光硅片,由于100um厚的硅片对于波长小于800nm的光具有全反的特性，根据晶体的倍频特性产生的倍频光，而进行的选择。
本发明的基本原理：首选通过对腔内滤波的组合FP具进行透射性能测试，获得最佳的透射波长，然后对非线性晶体进行温度调节，使泵浦光通过非线性晶体进行波长转换获得最佳透射波长的信号光，获取的信号光通过FP具的滤波和线宽的压窄，使其输出单一窄线宽的信号光。
有益效果：本发明一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，通过在参量振荡腔内***不同厚度的硅片FP具组合，实现了信号光的选频滤波和线宽的进一步压窄，具有广阔的应用场景。该方法具有易于调谐，成本低，可控性高的优点，同时避免了镀介质膜的镜片可调谐性差的限制。
附图说明
图1为本发明***光路示意图。
图2为2mm晶体硅片的透射谱。
图3为500um晶体硅片的透射谱。
图4为2mm与500um组合晶体硅片的透射谱。
图5为腔内未加硅片信输出信号光谱线图。
图6为腔内***2mm与500um双面抛光晶体硅输出信号光谱线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置的光路示意图，由图可知，由脉冲激光器1、汇聚凸透镜2、第一参量振荡腔镜3、反射银镜4、参量晶体5、第二参量振荡腔镜6、第一FP标准具7、第二FP标准具8、第三参量振荡腔镜9、第一反射镜10、滤波片11组成，泵浦光透射光线遮挡板12上述部件的特征如下：
本实施例的脉冲激光器1是Nd:YAG激光器，输出的泵浦光脉冲宽度为23ns，波长1064nm；
本实施例的汇聚凸透镜2是f＝15cm，镀有1064nm的增透膜；
本实施例的第一参量振荡腔镜3和第二参量振荡腔镜6镀有1064nm增透膜和1550nm的高反膜；
本实施例的反射银镜4是1550nm的全反镜；
本实施例的参量晶体5是MgO:PPLN,其周期29.64um；所述的参量晶体周期极化掺镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)，两个端面镀有99％高透膜1064nm和1550nm，匹配周期29.64um，选用的晶体具有透射光谱范围广，较高的光损伤阈值、制作难度低的特性，采用的晶体尺寸为长 X宽X高＝50mm X3mm X4mm。
本实施例的第一FP标准具7和第二FP标准具8均为无镀膜，硅片两面抛光，厚度分别为2mm和500um；第一FP标准具7透射谱线如图2，第二FP标准具8透射谱线如图3，第一 FP标准具7和第二FP标准具8组成的组合标准具的透射谱线如图4。
本实施例的第三参量振荡腔镜9镀有1064nm的增透膜和对1550nm的反射率为80％的部分反射膜；
本实施例的第一反射镜10镀有1064nm的增透膜和1550nm的高反膜；
本实施例的滤波片11是100um双面抛光硅片；
上述元件的位置关系如下：
沿所述的脉冲激光器1输出泵浦光方向依次通过所述凸透镜2和第一参量振荡腔镜3，泵浦光通过第一参量振荡腔镜3透射进入OPO谐振腔，通过对参量晶体5进行温度调谐，使泵浦光通过参量晶体产生1.5um附近的信号光，光束中剩余的泵浦光通过第二参量振荡腔镜 6透射出OPO腔,1.5um附近的信号光依次通过第二参量振荡腔6，第一FP标准具7和第二FP 标准具8组成的组合标准具，进行选频滤波，在经过第三参量振荡腔镜9部分透射输出，反射光作为光参量振荡器谐振信号光，在OPO腔内振荡。
所述的在经过第三参量振荡腔镜9部分透射输出信号光，含有少许的泵浦光、泵浦光和信号光产生的倍频光分别是532nm、750nm附近红光。通过100um双面抛光的硅片进行二次的滤波，达到单一信号光的输出。
本发明公开了一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置。以1064nm脉冲激光源为基础，本装置采用双FP标准具和光参量振荡器创新组合，通过对光参量振荡器中非线性晶体温度调节和FP标准具滤波组合，可以获得1.5um附近窄线宽输出(约0.03nm)如图6。在1.5um 附近利用硅片做为FP具，单一FP具的能够实现0.05nm窄线宽输出，本发明使用双FP具，进一步压窄到0.03nm，本发明方法具有易于调谐，成本低，可控性高的优点。
Claims (8)
1.一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：包括脉冲激光器(1)、汇聚凸透镜(2)、第一参量振荡腔镜(3)、反射银镜(4)、参量晶体(5)、第二参量振荡腔镜(6)、第一FP标准具(7)、第二FP标准具(8)、第三参量振荡腔镜(9)、第一反射镜(10)、滤波片(11)以及泵浦光透射光线遮挡板(12)；
所述的第一参量振荡腔镜(3)、反射银镜(4)、参量晶体(5)、第二参量振荡腔镜(6)、第三参量振荡腔镜(9)构成光参量振荡器OPO；
所述的泵浦光传输方向依次通过所述的汇聚凸透镜(2)、第一参量振荡腔镜(3)、参量晶体(5)、第二参量振荡腔镜(6)到达泵浦光透射光线遮挡板(12)，泵浦光经过第一参量振荡腔镜(3)透射进入所述的光参量振荡器，泵浦光通过参量晶体(5)，其中一部分泵浦光转化为信号光；
沿所述的信号光和剩余的泵浦光通过第二参量振荡腔镜(6)，剩余的泵浦光经第二参量振荡腔镜(6)形成第一透射光，信号光经第二参量振荡腔镜(6)形成第一反射光，第一反射光经第一FP标准具(7)、第二FP标准具(8)的组合滤波，经第三参量振荡腔镜(9)形成第二透射光和第二反射光，第二透射光作为光参量振荡器的输出信号光，第二反射光作为光参量振荡器谐振信号光，在光参量振荡器OPO谐振腔内振荡。
2.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述脉冲激光器(1)的泵浦光采用Nd:YAG激光源，输出波长为1064nm，脉宽为23ns。
3.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的第一参量振荡腔镜(3)、第二参量振荡腔镜(6)以及第一反射镜(10)采用45O镜，且镀有1550nm的高反膜和1064nm增透膜。
4.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的第三参量振荡腔镜(9)镀有1550nm反射率为80％的反射膜和1064nm的增透膜。
5.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的第一FP标准具(7)采用厚度2mm的双面抛光硅片。
6.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的第二FP标准具(8)采用厚度500um的双面抛光硅片。
7.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的参量晶体(5)采用氧化镁掺杂周期性极化铌酸锂晶体。
8.根据权利要求1所述一种基于光参量振荡器实现窄线宽输出的装置，其特征在于：所述的滤波片(11)采用厚度100um的双面抛光硅片。
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