一种用于激光频率转换的光学系统的制作方法

本申请涉及激光，并且更具体地，涉及一种用于激光频率转换的光学系统。

背景技术：

1、目前激光在测距方面所使用的波长有1.06μm，1.5μm以及10.6μm等，但由于1.06μm和10.6μm波长允许人眼的曝光量较小，使得其很容易在瞬间对人眼造成极大的伤害，在战场和训练中容易给人员带来致盲的危险。因此，把波长位于1.5-1.8μm波段和2-2.4μm波段的称之为“人眼安全波长”，尤其是1.5μm的人眼安全激光正好处于“大气窗口”，具有很强的烟雾穿透能力和较高的目标反射率等优良性能，是理想的人眼安全激光波段。1.5μm的激光波通常使用光参量振荡(optical parametric oscillators，opo)产生，但是其输出激光的发散角较大。

2、如何在使用opo进行频率转换的时候降低输出激光的发散角，是值得考虑的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种用于激光频率转换的光学系统，旨在通过反馈镜的涂层的设计以及反馈镜离谐振腔之间的距离，使得反射回谐振腔内的信号光都是发散角较小的，从而小发散角的信号光与泵浦光重合后再次进入谐振腔并输出至反馈镜后，使得输出激光的发散角小到符合要求。

2、第一方面，提供了一种用于激光频率转换的光学系统，该系统包括：谐振腔，用于接收泵浦光，泵浦光在谐振腔的腔内经过光学非线性频率变换输出第一信号光，第一信号光的频率与泵浦光的频率不同；反馈镜，用于透过第一信号光中的第二信号光，且将第一信号光中的第三信号光反射回谐振腔；其中，反馈镜与谐振腔之间的距离为谐振腔的腔长的0.5～2倍，以使得第三信号光中发散角小于预设值的目标信号光进入谐振腔谐振后与泵浦光重合，重合后的光信号再次进入谐振腔并输出至反馈镜。

3、基于上述方案，通过反馈镜透过率的设计，反射回第三信号光，通过对反馈镜与谐振腔之间距离的设计，使得反射回谐振腔的发散角较小，从而经过谐振腔后与泵浦光结合后经过谐振腔以及反馈镜，从而使得最终输出激光的发散角较小，达到降低输出激光发散角的作用。

4、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反馈镜的第一侧对第一信号光的透过率小于反馈镜的第二侧对第一信号光的透过率，其中，反馈镜的第一侧是反馈镜朝向谐振腔的一侧，反馈镜的第二侧是反馈镜背向谐振腔的一侧。

5、基于上述方案，信号光在第一侧的透过率较小，使得大部分的信号光反射会谐振腔，由于反馈镜的距离设置使得反射回谐振腔的信号光中只有发散角较小的部分能与泵浦光重合。

6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反馈镜的第一侧对第一信号光的透过率的范围为40％至60％。

7、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反馈镜的直径长度范围为4mm至30mm。

8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反馈镜的两面为平面镜，或，一面为平面镜，一面为凹面镜，或，一面为凹面镜，一面为凸面镜，或，两面为凹面镜，或，两面为凸面镜。

9、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，谐振腔的腔内包括反射镜、非线性晶体和输出镜，反射镜、非线性晶体和输出镜同轴设置；其中，反射镜用于透过泵浦光，并将泵浦光射入至非线性晶体；非线性晶体用于将泵浦光转换为第一信号光，将第一信号光发送至输出镜；输出镜，用于输出第一信号光。

10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，目标信号光进入谐振腔谐振后，反射镜还用于反射目标光信号，以使得目标信号光与泵浦光重合。

11、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反射镜对目标信号光的反射率为大于95％。

12、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，反射镜对泵浦光的透射率为大于95％。

13、基于上述方案，通过对反射镜的设计，使得泵浦光大量通过非线性晶体从而产生信号光。

14、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一信号光的频率与非线性晶体的温度相关。

15、例如，非线性晶体的温度在25℃～200℃内可调，第一信号光的波长在1.505μm～1.566μm的范围内连续可调谐。

16、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，非线性晶体的横截面大小与泵浦光的光斑直径相关。

17、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，输出镜的第一侧对第一信号光的透过率小于或等于输出镜的第二侧对第一信号光的透过率，其中，输出镜的第一侧是输出镜朝向非线性晶体的一侧，输出镜的第二侧是输出镜背向非线性晶体的一侧。

18、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，输出镜的第一侧对第一信号光的透过率的范围为30％至70％，输出镜的第二侧对第一信号光的透过率的范围为95％至99.9％。

19、基于上述方案，当信号光再次射入谐振腔时，输出镜的第二侧较高的透过率可以使得目标信号光通过输出镜从而与泵浦光重合。

技术特征：

1.一种用于激光频率转换的光学系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反馈镜的第一侧对所述第一信号光的透过率小于所述反馈镜的第二侧对所述第一信号光的透过率，其中，所述反馈镜的第一侧是所述反馈镜朝向所述谐振腔的一侧，所述反馈镜的第二侧是所述反馈镜背向所述谐振腔的一侧。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述反馈镜的第一侧对所述第一信号光的透过率的范围为40％至60％。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反馈镜的直径的范围为4至30mm。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反馈镜的两面为平面镜，或，一面为平面镜，一面为凹面镜，或，一面为凹面镜，一面为凸面镜，或，两面为凹面镜，或，两面为凸面镜。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述谐振腔的腔内包括反射镜、非线性晶体和输出镜，所述反射镜、所述非线性晶体和所述输出镜同轴设置；

7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述目标信号光进入所述谐振腔谐振后，所述反射镜还用于反射所述目标光信号，以使得所述目标信号光与所述泵浦光重合。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述反射镜对所述目标信号光的反射率大于95％。

9.根据权利要求7或8所述的光学系统，其特征在于，所述反射镜对所述泵浦光的透射率大于95％。

10.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述非线性晶体的横截面大小与所述泵浦光的光斑直径相关。

11.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述第一信号光的频率与所述非线性晶体的温度相关。

12.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述输出镜的第一侧对所述第一信号光的透过率小于或等于所述输出镜的第二侧对所述第一信号光的透过率，其中，所述输出镜的第一侧是所述输出镜朝向所述非线性晶体的一侧，所述输出镜的第二侧是所述输出镜背向所述非线性晶体的一侧。

13.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述输出镜的第一侧对所述第一信号光的透过率的范围为30％至70％，所述输出镜的第二侧对所述第一信号光的透过率的范围为95％至99.9％。

技术总结本申请提供了一种用于激光频率转换的光学系统，该系统包括：谐振腔，用于接收泵浦光，泵浦光在谐振腔的腔内经过光学非线性频率变换输出第一信号光；反馈镜，用于透过第一信号光中的第二信号光，且将第一信号光中的第三信号光反射回谐振腔，其中，反馈镜与谐振腔的输出镜之间的距离为谐振腔的腔长的0.5～2倍，以使得第三信号光中发散角小于预设值的目标信号光与泵浦光重合后重新进入谐振腔并输出至反馈镜。通过反馈镜的反射作用使得小发散角的信号光最终输出，达到降低发散角的目的。技术研发人员：季云飞受保护的技术使用者：北京新光远望光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29