本發(fā)明涉及一種多種子注入腔內(nèi)差頻實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)中紅外光學(xué)參量振蕩器，屬于多波長(zhǎng)激光技術(shù)范疇，可廣泛應(yīng)用于頻率梳、多波長(zhǎng)激光和非線性頻率變換等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多波長(zhǎng)激光在激光通信、遙感遙測(cè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，人們可以通過(guò)多光譜合束、多光柵級(jí)聯(lián)、多級(jí)拉曼效應(yīng)或多級(jí)布里淵效應(yīng)等多種方式產(chǎn)生多峰激光，這些方案工作波段大多集中于近紅外波段，難以實(shí)現(xiàn)中紅外激光輸出，特別是在3～5微米的中紅外波段，由于大多數(shù)材料在該波段有著強(qiáng)烈的吸收，相關(guān)波長(zhǎng)選擇器件研制困難，價(jià)格昂貴，而且難以實(shí)現(xiàn)間隔較窄的波長(zhǎng)區(qū)分，限制了現(xiàn)有多波長(zhǎng)中紅外激光器的性能水平。

差頻(DFG)技術(shù)和光學(xué)參量振蕩器(OPO)是兩種用于產(chǎn)生中紅外激光的非線性頻率變換技術(shù)，差頻(DFG)激光器，不需要諧振腔，而是向非線性晶體中同時(shí)注入泵浦光ω_p和信號(hào)光ω_s，即可輸出閑頻光ω_i，該過(guò)程需要滿足式1給出的能量守恒條件：

ω_p＝ω_i+ω_s (1)

光學(xué)參量振蕩器(OPO)技術(shù)是差頻技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，需要搭建諧振腔，僅注入泵浦光ω_p即可實(shí)現(xiàn)頻率變換，其原理是通過(guò)設(shè)計(jì)晶體的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生滿足相位匹配條件(即式2)的特定頻率信號(hào)光ω_s和頻率為ω_i的閑頻光(中紅外激光)。

ω_pn(ω_p)＝ω_in(ω_i)+ω_sn(ω_s) (2)

式2中n(ω)為晶體折射率，其值為光頻率的函數(shù)，改變晶體的結(jié)構(gòu)即折射率n(ω)的分布可以改變相位匹配條件，在同一泵浦光ω_p條件下實(shí)現(xiàn)另一對(duì)新波長(zhǎng)的信號(hào)光ω′_s和頻率為ω′_i的閑頻光，這一過(guò)程即稱作波長(zhǎng)的調(diào)諧，上述過(guò)程同時(shí)也必須滿足式1。

因此，要通過(guò)光學(xué)參量振蕩器(OPO)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出，需要在腔內(nèi)放入多塊不同晶體滿足不同的相位匹配條件(參考文獻(xiàn)1：Zhang T,Yao J,Zhu X,et al.Widely tunable,high-repetition-rate,dual signal-wave optical parametric oscillator by using two periodically poled crystals[J].Optics Communications,2007,272(1):111-115)，或在一塊晶體內(nèi)生成不同結(jié)構(gòu)(參考文獻(xiàn)2：Ji F,Lu R,Li B,et al.Mid-infrared tunable dual-wavelength generation based on a quasi-phase-matched optical parametric oscillator[J].Optics Communications,2009,282(1):126-128)，工藝復(fù)雜且限定了使用波段，難以實(shí)現(xiàn)更多波長(zhǎng)的激光輸出。參考文獻(xiàn)三采用多波長(zhǎng)脈沖激光器作為泵浦光源(參考文獻(xiàn)3：張衛(wèi)，彭躍峰，魏星斌等，一種雙波段多波長(zhǎng)紅外光參量振蕩器，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開日：2015-02-18)該方案要求設(shè)計(jì)非線性晶體使其滿足多對(duì)參量光的相位匹配條件，工藝復(fù)雜且限定了使用波段，難以實(shí)現(xiàn)更多波長(zhǎng)的激光輸出。

與光學(xué)參量振蕩器(OPO)技術(shù)不同之處在于，差頻(DFG)激光器需要同時(shí)注入泵浦光ω_p和信號(hào)光ω_s，因而閑頻光ω_i波長(zhǎng)完全由注入激光波長(zhǎng)確定(即能量守恒條件，式1：ω_i＝ω_p-ω_s)。當(dāng)晶體的結(jié)構(gòu)不滿足相位匹配條件時(shí)(即公式2)，系統(tǒng)存在波矢失配Δk如式3：

Δk＝ω_pn(ω_p)-ω_in(ω_i)-ω_sn(ω_s) (3)

波矢失配Δk對(duì)差頻效率的影響如式(4)所述，式中η為差頻效率，I_p為晶體中泵浦光ω_p功率密度，I_s為晶體中信號(hào)光ω_s功率密度，而I_i為晶體中閑頻光ω_i功率密度，顯然，當(dāng)Δk≠0時(shí)，通過(guò)提高信號(hào)光ω_s功率密度I_s可以在一定程度上彌補(bǔ)相位失配的效率影響。

η＝I_i/I_p∝I_s·sin²(ΔkL/2)/(ΔkL/2)² (4)

本發(fā)明利用DFG技術(shù)的這一特點(diǎn)，在一個(gè)穩(wěn)定的光學(xué)參量振蕩器(泵浦光ω_p，建立信號(hào)光ω_s的振蕩，輸出中紅外激光ω_i)中注入一個(gè)弱種子ω_p2，此時(shí)，種子光ω_p2與信號(hào)光ω_s不滿足相位匹配條件，即存在波矢失配Δk，但由于信號(hào)光ω_s功率較高，因此不需要改變晶體結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)差頻過(guò)程高效地實(shí)現(xiàn)另一波長(zhǎng)的中紅外激光ω_i2＝ω_p2-ω_s輸出。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，波長(zhǎng)可控，適用波段廣，性能穩(wěn)定可靠。此前國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)利用晶體自拉曼效應(yīng)，在一個(gè)光學(xué)參量振蕩器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多波長(zhǎng)中紅外激光輸出，其多波長(zhǎng)來(lái)源于晶體自身的拉曼效應(yīng)，頻率的間隔由晶體的拉曼頻移確定，無(wú)法調(diào)控(具體參見中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)：基于晶體自拉曼效應(yīng)的多波長(zhǎng)中紅外光學(xué)參量振蕩器，公開日：2016.09.07)，而本發(fā)明通過(guò)外加種子光提供差頻源，通過(guò)改變注入種子激光的頻率間隔、波長(zhǎng)數(shù)量、譜線寬度、激光強(qiáng)度等參數(shù)可以靈活地調(diào)控輸出激光的相應(yīng)特性，此外，還可以采用注入調(diào)諧種子光的方式實(shí)現(xiàn)輸出激光波長(zhǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)諧，更具創(chuàng)新性和實(shí)用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提出一種多種子注入光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)差頻實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)激光輸出的裝置，旨在利用光纖激光器共軸輸出特性和光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)功率密度高的優(yōu)勢(shì)，在一個(gè)穩(wěn)定的光纖激光泵浦光學(xué)參量振蕩器內(nèi)注入多個(gè)不同波長(zhǎng)的種子光，由于光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)已經(jīng)存在一個(gè)穩(wěn)定的強(qiáng)信號(hào)光，所注入的多波長(zhǎng)種子光會(huì)和該信號(hào)光差頻，從而產(chǎn)生多個(gè)不同波長(zhǎng)的中紅外激光輸出；本發(fā)明不需引入復(fù)雜的波長(zhǎng)選擇器件或定制特殊極化的晶體，腔內(nèi)僅存在一個(gè)信號(hào)光，多種子光源均與該信號(hào)光差頻產(chǎn)生多波長(zhǎng)輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：多種子注入腔內(nèi)差頻實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)中紅外光學(xué)參量振蕩器，包括種子激光源、泵浦光源、諧振腔、非線性變頻晶體四個(gè)部分，所述種子激光源用于提供頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的待變換近紅外種子光，并最終注入泵浦光源；所述泵浦光源用于提供頻率為ω_p的泵浦光并入射光學(xué)參量振蕩器諧振腔內(nèi)的非線性變頻晶體，在諧振腔內(nèi)建立頻率為ω_s的信號(hào)光振蕩，并與泵浦光ω_p差頻產(chǎn)生頻率為ω_i中紅外波段的閑頻光輸出，ω_i＝ω_p-ω_s；所述非線性變頻晶體用于通過(guò)相位匹配方式為泵浦光ω_p和信號(hào)光ω_s產(chǎn)生閑頻光ω_i的光學(xué)參量過(guò)程提供增益，同時(shí)為信號(hào)光ω_s與種子光源頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的激光提供差頻增益；通過(guò)優(yōu)化諧振腔結(jié)構(gòu)和腔鏡反射率使光學(xué)參量振蕩器諧振腔內(nèi)信號(hào)光ω_s功率極強(qiáng)，此時(shí)由于光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)信號(hào)光ω_s功率極強(qiáng)，信號(hào)光ω_s與種子激光源中頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的激光分別產(chǎn)生差頻，輸出頻率為ω_d1、ω_d2、ω_d3、……的中紅外差頻激光，ω_dj＝ω_j-ω_s,j＝1,2,3,......。

如上所述的種子激光源性能相互獨(dú)立，其功率強(qiáng)度、中心波長(zhǎng)、譜線寬度等參數(shù)可以自行調(diào)節(jié)。

如上所述的種子激光源根據(jù)時(shí)序分類，可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源。

如上所述的種子激光源根據(jù)光譜穩(wěn)定性分類，可以是固定波長(zhǎng)激光，也可以是波長(zhǎng)可調(diào)諧激光，當(dāng)為注入種子光可調(diào)諧時(shí)，輸出激光波長(zhǎng)具有調(diào)諧特性。

如上所述的種子激光源根據(jù)譜線寬度分類，各種子光可以是寬帶激光，也可以是窄線寬激光。各種子光源ω₁、ω₂、ω₃、……的譜線寬度由自身決定，相應(yīng)的頻率為ω_d1、ω_d2、ω_d3、……的中紅外差頻激光譜線寬度正比于對(duì)應(yīng)種子光源。

如上所述的種子激光源之間可以采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，也可以采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

如上所述的種子激光源頻率ω₁、ω₂、ω₃、……之間的頻率間隔可任意組合，可以是等間隔，也可以采用任意間隔，當(dāng)采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)耦合時(shí)頻率間隔不能小于種子源自身譜線寬度，并聯(lián)結(jié)構(gòu)無(wú)此限制。相應(yīng)的，頻率為ω_d1、ω_d2、ω_d3、……的中紅外差頻激光之間的頻率間隔與對(duì)應(yīng)種子光源頻率間隔相同。

如上所述的泵浦光源可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源。

如上所述的諧振腔由多面腔鏡組成，可以是駐波腔也可以是行波腔。

如上所述的非線性變頻晶體可以是準(zhǔn)相位匹配晶體也可以是雙折射相位匹配晶體。

本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，晶體不需要滿足多對(duì)參量過(guò)程設(shè)計(jì)。本發(fā)明在一個(gè)穩(wěn)定的單振蕩光學(xué)參量振蕩器基礎(chǔ)上，注入多種子在光學(xué)參量振蕩器內(nèi)部差頻實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)中紅外激光輸出，實(shí)現(xiàn)單一波長(zhǎng)的信號(hào)光和多個(gè)波長(zhǎng)的中紅外激光輸出，不需要特殊設(shè)計(jì)晶體或多塊晶體組合，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高；

2、本發(fā)明利用了差頻技術(shù)允許相位失配和光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)功率密度高的特點(diǎn)，可以在注入弱種子條件下實(shí)現(xiàn)高效差頻輸出；

3、本發(fā)明所產(chǎn)生的多個(gè)激光波長(zhǎng)的數(shù)量、強(qiáng)度、頻率間隔穩(wěn)定可控。本發(fā)明利用了光纖激光的寬帶增益特性和光學(xué)參量振蕩器腔內(nèi)功率密度高的特性，降低了對(duì)高效率差頻的功率要求，種子數(shù)量不受泵浦激光器能級(jí)結(jié)構(gòu)限制或高階拉曼效應(yīng)影響，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)乃至數(shù)百個(gè)多波長(zhǎng)輸出；

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用波段廣，具有寬波段調(diào)諧能力且不需要外加光柵或窄帶鍍膜鏡片等波長(zhǎng)選擇器件。本發(fā)明利用光纖激光器寬帶增益特性結(jié)合光學(xué)參量振蕩器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)上千納米的調(diào)諧帶寬。

5、本發(fā)明由多個(gè)弱種子注入實(shí)現(xiàn)，種子光線寬、波長(zhǎng)、強(qiáng)度、包絡(luò)等參數(shù)相對(duì)獨(dú)立，擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種不同類型的激光輸出。

6、本發(fā)明具有實(shí)時(shí)快速調(diào)諧能力，本發(fā)明是在一個(gè)定波長(zhǎng)穩(wěn)定光學(xué)參量振蕩器的基礎(chǔ)上采用腔內(nèi)差頻方案發(fā)展而來(lái)的，改變種子光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響很小，可以采用注入實(shí)時(shí)快速調(diào)諧近紅外種子光的方式得到快速調(diào)諧的中紅外激光。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1：利用光纖光柵實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)多種子注入獲得多波長(zhǎng)輸出結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2：利用光纖光柵實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)多種子注入結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3：利用光纖波分復(fù)用器(WDM)實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)多種子注入結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4：利用光纖耦合器實(shí)現(xiàn)并聯(lián)多種子注入結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例5：級(jí)聯(lián)種子注入實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)輸出實(shí)驗(yàn)效果圖：(a)泵浦光譜；(b)信號(hào)光譜；(c)中紅外光譜；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例6：光纖耦合器并聯(lián)種子注入實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)輸出實(shí)驗(yàn)效果圖：(a)泵浦光譜；(b)信號(hào)光譜；(c)中紅外光譜；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例7：級(jí)聯(lián)多種子注入實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)輸出實(shí)驗(yàn)效果圖：(a)泵浦光譜；(b)信號(hào)光譜；(c)中紅外光譜；

圖中：1、種子激光源；2、泵浦激光器；3、諧振腔；4、非線性變頻晶體；101、種子激光器1；102、種子激光器2；103、種子激光器3；104、光纖波分復(fù)用器1(WDM1)；105、WDM2；106、WDM3；107、光纖耦合器；201、半導(dǎo)體激光器；202、光纖合束器；203、高反光纖光柵；204、摻雜光纖；205、低反光纖光柵；206、光纖隔離器；207、光纖激光放大器；301、高反腔鏡；302、輸出腔鏡。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1，該實(shí)施例中，基于光纖光柵結(jié)構(gòu)的多個(gè)種子激光器101、102、103、……構(gòu)成種子激光源1，泵浦光源2為系統(tǒng)提供頻率為ω_p的泵浦光，泵浦光入射由高反射腔鏡301、非線性變頻晶體4和輸出腔鏡302組成的光學(xué)參量振蕩器中，高反射腔鏡301和輸出腔鏡302構(gòu)成了諧振腔3。

種子激光源1不注入時(shí)，該光學(xué)參量振蕩器僅產(chǎn)生一個(gè)頻率為ω_s的近紅外信號(hào)光振蕩和一個(gè)頻率為ω_i的中紅外閑頻光輸出。通過(guò)設(shè)計(jì)諧振腔3的參數(shù)如改變腔鏡曲率和反射率等，可以使諧振腔3內(nèi)信號(hào)光ω_s功率密度遠(yuǎn)高于泵浦光ω_p。

種子激光源1注入時(shí)，由于諧振腔3內(nèi)存在高功率的信號(hào)光ω_s，種子激光注入后會(huì)優(yōu)先與信號(hào)光ω_s根據(jù)式4發(fā)生差頻作用，而非產(chǎn)生新的光學(xué)參量過(guò)程，再結(jié)合諧振腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使腔內(nèi)依然僅存在一個(gè)近紅外信號(hào)光ω_s振蕩。且與頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的激光分別產(chǎn)生差頻，輸出頻率為ω_d1、ω_d2、ω_d3、……的中紅外差頻激光，ω_dj＝ω_j-ω_s,j＝1,2,3,......。

如上所述的泵浦光源2采用光纖光柵組成的光纖振蕩器結(jié)構(gòu)，用于提供頻率為ω_p的泵浦光，可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源。

如上所述的種子激光源1采用光纖光柵組成的光纖振蕩器結(jié)構(gòu)，用于提供頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的待變換近紅外種子光，可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源；

如上所述的高反射腔鏡301和輸出腔鏡302構(gòu)成諧振腔3，用于提供信號(hào)光ω_s的反饋并建立振蕩，可以是駐波腔也可以是行波腔，也可以由多面腔鏡或同類功能器件代替。

如上所述的非線性變頻晶體4用于通過(guò)相位匹配方式為泵浦光ω_p和信號(hào)光ω_s產(chǎn)生閑頻光ω_i的光學(xué)參量過(guò)程提供增益；同時(shí)為信號(hào)光ω_s與頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的激光分別提供差頻增益，差頻效率如4式所示，通過(guò)優(yōu)化諧振腔設(shè)計(jì)提高信號(hào)光ω_s的強(qiáng)度或改變晶體結(jié)構(gòu)減小波矢失配Δk均可以提高效率，前者結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

如上所述的非線性變頻晶體4可以是準(zhǔn)相位匹配晶體也可以是雙折射相位匹配晶體，包括但不限于KTP、KDP、BBO、KTA、PPLN、PPMgLN、PPLT、ZGP、PPKTP等非線性晶體。

附圖2展示了本發(fā)明實(shí)施例1中泵浦光源2和種子激光源1的均為光纖振蕩器加放大器(MOPA)結(jié)構(gòu)時(shí)種子光激光源1注入的具體實(shí)施方式。其中光纖振蕩器由半導(dǎo)體激光器201、光纖合束器202、高反光纖光柵203、摻雜光纖204和低反光纖光柵205組成，半導(dǎo)體激光器201用于提供能量，光纖合束器202用于將不同波長(zhǎng)的激光合為一束并導(dǎo)入摻雜光纖204以提供增益，高反光纖光柵203和低反光纖光柵205則用于提供反饋，以建立波長(zhǎng)為ω_p的激光振蕩并通過(guò)低反光纖光柵205輸出激光。光纖放大器207用于提高激光功率，光纖隔離器206用于保護(hù)振蕩器免受可能的回光影響。

在圖2中，多個(gè)種子激光源101、102、……等均采用光纖光柵振蕩器加放大器結(jié)構(gòu)(MOPA)，通過(guò)控制高反光纖光柵203和低反光纖光柵205的帶寬，可以實(shí)現(xiàn)頻率為ω₁、ω₂、ω₃、……的不同波長(zhǎng)種子激光輸出并通過(guò)光纖熔接的方式直接串聯(lián)起來(lái)，得到多波長(zhǎng)種子激光源1并注入到泵浦光源2中。

附圖3展示了本發(fā)明實(shí)施例2，利用光纖波分復(fù)用器(WDM)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)多種子注入結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例中泵浦光源2和種子激光源1結(jié)構(gòu)不限，但均采用光纖輸出。利用多個(gè)不同波段的光纖波分復(fù)用器將種子激光源輸出激光逐級(jí)合為一束，最后再與泵浦光源2合為一束并注入光學(xué)參量振蕩器的諧振腔3內(nèi)。

如上所述的泵浦光源采用光纖輸出，用于提供頻率為ω_p的泵浦光，可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源。

如上所述的種子光源采用光纖輸出，用于提供頻率為ω₁、ω₂、ω₃……的待變換近紅外種子光，可以是脈沖激光光源，也可以是連續(xù)激光光源；可以是光纖激光源、也可以是帶尾纖輸出的半導(dǎo)體激光器或者固體激光器或同類功能的其他器件。

如上所述的光纖波分復(fù)用器用于將不同波長(zhǎng)的激光合束輸出，也可以是同類功能的其他器件。

如上所述實(shí)施例2和實(shí)施例1方案可以單獨(dú)或混合使用。

附圖4展示了本發(fā)明實(shí)施例3，利用光纖耦合器實(shí)現(xiàn)并聯(lián)多種子注入結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例中泵浦光源2和種子激光源1結(jié)構(gòu)不限，但均采用光纖輸出。利用光纖耦合器將多個(gè)不同波長(zhǎng)的種子激光源101、102、103、……與泵浦光源2合為一束并注入光學(xué)參量振蕩器的諧振腔3內(nèi)。

如上所述的光纖耦合器用于將多個(gè)輸入光纖的激光合束輸出，可以是N*N耦合器也可以是N*1耦合器；可以用鍍膜方式實(shí)現(xiàn)，也可以用拉錐方式實(shí)現(xiàn)；也可以是同類功能的其他器件。

如上所述實(shí)施例3、實(shí)施例2和實(shí)施例1方案均可以單獨(dú)或混合使用。

附圖5給出了級(jí)聯(lián)注入實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)輸出實(shí)驗(yàn)效果圖，實(shí)驗(yàn)采用一泵浦波長(zhǎng)為1060nm的光纖激光器(泵浦光ω_p)泵浦光學(xué)參量振蕩器，采用實(shí)施例1方案即光纖光柵直接級(jí)聯(lián)注入結(jié)構(gòu)，將一1070nm的種子激光(種子光ω₁)注入，結(jié)果如圖5所示，輸出激光中近紅外信號(hào)光僅一個(gè)波長(zhǎng)(1602nm)，說(shuō)明光學(xué)參量振蕩器中僅建立了一個(gè)信號(hào)光ω_s振蕩(即只產(chǎn)生了一個(gè)參量過(guò)程)，而中紅外激光有兩個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別是波長(zhǎng)為3145nm的閑頻光(閑頻光ω_i)和波長(zhǎng)為3232nm的差頻光(差頻光ω_d1＝ω₁-ω_s)。

附圖6給出了并聯(lián)注入實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)輸出實(shí)驗(yàn)效果圖，實(shí)驗(yàn)采用一泵浦波長(zhǎng)為1060nm的光纖激光器(泵浦光ω_p)泵浦光學(xué)參量振蕩器，采用實(shí)施例3方案即光纖耦合器并聯(lián)注入結(jié)構(gòu)，將一1080nm的種子激光(種子光ω₁)注入，結(jié)果如圖6所示，輸出激光中近紅外信號(hào)光僅一個(gè)波長(zhǎng)(1600nm)，說(shuō)明光學(xué)參量振蕩器中僅建立了一個(gè)信號(hào)光ω_s振蕩(即只產(chǎn)生了一個(gè)參量過(guò)程)，而中紅外激光有兩個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別是波長(zhǎng)為3149nm的閑頻光(閑頻光ω_i)和波長(zhǎng)為3333nm的差頻光(差頻光ω_d1＝ω₁-ω_s)

附圖5和附圖6分別展示了不同頻率間隔的種子光注入效果，從圖中可以看出差頻產(chǎn)生的中紅外激光波長(zhǎng)也發(fā)生了相應(yīng)改變，驗(yàn)證了上述技術(shù)效果3，通過(guò)注入不同頻率間隔種子光可產(chǎn)生不同頻率間隔的中紅外激光輸出，同時(shí)也驗(yàn)證了上述技術(shù)效果6，通過(guò)注入波長(zhǎng)可調(diào)種子可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)中紅外激光輸出。

附圖7給出了實(shí)施例1中采用雙種子同時(shí)級(jí)聯(lián)注入結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)中紅外激光輸出的實(shí)驗(yàn)效果圖。圖7(a)所述實(shí)驗(yàn)采用一泵浦波長(zhǎng)為1060nm的光纖激光器(泵浦光ω_p)泵浦光學(xué)參量振蕩器，采用實(shí)施例1方案即光纖光柵直接級(jí)聯(lián)注入結(jié)構(gòu)，將一1080nm的種子激光(種子光ω₁)和一1065nm的種子激光(種子光ω₂)注入，結(jié)果如圖7(b)所示，輸出激光中近紅外信號(hào)光僅一個(gè)波長(zhǎng)(1604nm)，說(shuō)明光學(xué)參量振蕩器中僅建立了一個(gè)信號(hào)光ω_s振蕩(即只產(chǎn)生了一個(gè)參量過(guò)程)，而中紅外激光如圖7(c)所示有三個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別是波長(zhǎng)為3132nm的閑頻光(閑頻光ω_i)、種子光1對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為3170nm差頻光(差頻光ω_d1＝ω₁-ω_s)，種子光2對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為3310nm差頻光(差頻光ω_d2＝ω₂-ω_s)。

附圖7(a)(b)(c)驗(yàn)證了前述技術(shù)效果3：本發(fā)明所產(chǎn)生的多個(gè)激光波長(zhǎng)的數(shù)量、強(qiáng)度、頻率間隔穩(wěn)定可控。