本发明涉及固体激光器与非线性频率变换的，尤其涉及一种基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统。
背景技术：
1、2 μm激光由于其波段所处的特殊性，在信息通信、激光雷达、环境监测和生物医疗等领域存在有充足的应用前景。在医疗邻域，采用中红外波段的亚纳秒激光作为手术刀切割皮肤相比于传统长脉冲激光和机械外科手术刀，所产生的伤口和疤痕更小，可以有效降低术后感染的风险且创伤面愈合得更快。此外，在激光雷达领域，皮秒激光的峰值功率更高，其光子间的时间间距变动更小时间不确定度更低，因此皮秒激光测距距离更远，精度更高。
2、光学参量振荡器(opo)是一种有效的2 μm激光产生技术，与传统的能级跃迁方式相比，opo利用1 μm波段激光泵浦非线性晶体完成频率变换，泵浦源技术成熟稳定，且在常温下就能完成非线性过程，无需额外水冷，结构简单紧凑，具有很大的优势。一般来说，对opo技术而言，其输出的参量光脉宽与泵浦光脉宽为同一量级，且参量光低于泵浦光，目前主流的亚纳秒激光产生方式可分为锁模、微片和sbs技术。sbs技术是一种有效的窄脉宽亚纳秒激光产生方式，通过选择合理的聚焦透镜参数与sbs介质，可以实现对泵浦光的有效压缩。
3、例如申请号为：201910004252 .4的发明专利公开了一种多脉宽激光器。本发明的一个实施例公开了一种多脉宽多功能激光治疗仪，包括激光振荡器、激光放大器、sbs脉冲压缩器、双45度反射转折光路、非线性频率转换器组件，包括能够控制上述激光各部分输出激光工作方式和输出激光能量的控制装置，控制装置通过电动机构对激光振荡器1/4波片、双45度反射转折光路的调整实现激光在皮秒、纳秒、长脉冲的选择输出。上述的多脉宽多功能激光器结构可靠，操作方便，实用性强，适用于激光医疗、激光诱导击穿光谱libs、工业应用、科学研究等领域。但是，该发明结构较为复杂，且无法输出2 μm波段的激光。
技术实现思路
1、针对现有激光器精度较低的技术问题，本发明提出一种基于sbs与opo的窄脉宽2μm激光器系统实现高重频以及高能量的种子光多级放大结构、实现窄脉宽亚纳秒的脉冲压缩结构和实现2 μm波段输出的非线性频率变换结构，通过设计opo腔镜和能量调节系统实现能量和波长的可调谐输出。
2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，包括依次设置的种子光隔离与放大模块、sbs脉冲压缩模块和非线性频率变换模块，种子光隔离与放大模块的输出端与sbs脉冲压缩模块的输入端相对应，sbs脉冲压缩模块的输出端与非线性频率变换模块的输入端相对应；
3、种子光在种子光隔离与放大模块中放大后，进入sbs脉冲压缩模块进行脉冲压缩后输出stokes光，stokes光经反射进入非线性频率变换模块完成频率变换过程后转化为2μm亚纳秒激光输出。
4、所述种子光隔离与放大模块包括激光器、聚焦透镜组、第一光隔离系统、偏振光分棱镜、第一放大模块和第二放大模块，激光器、聚焦透镜组、第一光隔离系统、偏振光分棱镜和第一放大模块均设置同一条直线上，偏振光分棱镜的输出端通过第一反射镜与第二放大模块的输入端相对应，第二放大模块的输出端通过第二反射镜与sbs脉冲压缩模块的输入端相对应。
5、所述聚焦透镜组包括依次设置的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，激光器、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜和第一光隔离系统的中心点设置在同一条直线上。
6、所述第一光隔离系统包括依次设置的偏振分光棱镜、第一二分之一波片、法拉第旋光器和偏振分光棱镜，第二聚焦透镜、偏振分光棱镜、第一二分之一波片、法拉第旋光器、偏振分光棱镜和偏振光分棱镜的中心点设置在同一条直线上。
7、所述第一放大模块包括激光侧泵模块、四分之一波片和零度反射镜，偏振光分棱镜、激光侧泵模块、四分之一波片和零度反射镜的中心设置在同一条直线上。
8、所述第二放大模块包括依次设置的第二二分之一波片和半导体激光侧泵模块，第二二分之一波片和半导体激光侧泵模块的中心点设置在同一条直线上，第二二分之一波片的输入端通过第一反射镜与偏振光分棱镜相对应，半导体激光侧泵模块的输出端通过第二反射镜与sbs脉冲压缩模块的输入端相对应。
9、所述sbs脉冲压缩模块包括偏振分光棱镜、四分之一波片、第三聚焦透镜和受激布里渊介质，偏振分光棱镜、四分之一波片的中心点设置在同一条直线上，四分之一波片通过第四反射镜和第五反射镜与第三聚焦透镜的中心点对应，第三聚焦透镜和受激布里渊介质的中心点设置在同一条直线上，偏振分光棱镜的输入端通过第三反射镜和第二反射镜与半导体激光侧泵模块的输出端相对应，偏振分光棱镜与非线性频率变换模块相对应。
10、所述非线性频率变换模块包括第三二分之一波片、第二光隔离系统、第五二分之一波片和光学参量振荡器，第三二分之一波片、第二光隔离系统、第五二分之一波片和光学参量振荡器的中心点设置在同一条直线上，第三二分之一波片通过第五反射镜与偏振分光棱镜相对应。
11、所述第二光隔离系统包括偏振分光棱镜、二分之一波片、法拉第旋光器和偏振分光棱镜，第三二分之一波片、偏振分光棱镜、二分之一波片、法拉第旋光器、偏振分光棱镜和第五二分之一波片的中心点均设置在同一条直线上。
12、所述光学参量振荡器包括光参量振荡器输入镜、非线性晶体和光参量振荡器输出镜，第五二分之一波片、光参量振荡器输入镜、非线性晶体和光参量振荡器输出镜均设置在同一条直线上。
13、本发明的有益效果为：本发明提出了实现高重频以及高能量的种子光多级放大结构、实现窄脉宽亚纳秒的脉冲压缩结构和实现2 μm波段输出的非线性频率变换结构，通过设计opo腔镜和能量调节系统实现能量和波长的可调谐输出。同时，本申请利用sbs相位共轭特性，可有效补偿放大系统中热畸变，改善光束质量。与传统的稀土离子掺杂的2 μm系统相比，本装置无需额外水冷，其结构简单，价格低廉。
1.一种基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，包括依次设置的种子光隔离与放大模块（1）、sbs脉冲压缩模块（2）和非线性频率变换模块（3），种子光隔离与放大模块（1）的输出端与sbs脉冲压缩模块（2）的输入端相对应，sbs脉冲压缩模块（2）的输出端与非线性频率变换模块（3）的输入端相对应；
2.根据权利要求1所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述种子光隔离与放大模块（1）包括激光器（1-1）、聚焦透镜组、第一光隔离系统、偏振光分棱镜（1-8）、第一放大模块和第二放大模块，激光器（1-1）、聚焦透镜组、第一光隔离系统、偏振光分棱镜（1-8）和第一放大模块均设置同一条直线上，偏振光分棱镜（1-8）的输出端通过第一反射镜（1-12）与第二放大模块的输入端相对应，第二放大模块的输出端通过第二反射镜（1-15）与sbs脉冲压缩模块（2）的输入端相对应。
3.根据权利要求2所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述聚焦透镜组包括依次设置的第一聚焦透镜（1-2）和第二聚焦透镜（1-3），激光器（1-1）、第一聚焦透镜（1-2）、第二聚焦透镜（1-3）和第一光隔离系统的中心点设置在同一条直线上。
4.根据权利要求3所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述第一光隔离系统包括依次设置的偏振分光棱镜（1-4）、第一二分之一波片（1-5）、法拉第旋光器（1-6）和偏振分光棱镜（1-7），第二聚焦透镜（1-3）、偏振分光棱镜（1-4）、第一二分之一波片（1-5）、法拉第旋光器（1-6）、偏振分光棱镜（1-7）和偏振光分棱镜（1-8）的中心点设置在同一条直线上。
5.根据权利要求4所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述第一放大模块包括激光侧泵模块（1-9）、四分之一波片（1-10）和零度反射镜（1-11），偏振光分棱镜（1-8）、激光侧泵模块（1-9）、四分之一波片（1-10）和零度反射镜（1-11）的中心设置在同一条直线上。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述第二放大模块包括依次设置的第二二分之一波片（1-13）和半导体激光侧泵模块（1-14），第二二分之一波片（1-13）和半导体激光侧泵模块（1-14）的中心点设置在同一条直线上，第二二分之一波片（1-13）的输入端通过第一反射镜（1-12）与偏振光分棱镜（1-8）相对应，半导体激光侧泵模块（1-14）的输出端通过第二反射镜（1-15）与sbs脉冲压缩模块（2）的输入端相对应。
7.根据权利要求6所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述sbs脉冲压缩模块（2）包括偏振分光棱镜（2-2）、四分之一波片（2-3）、第三聚焦透镜（2-6）和受激布里渊介质（2-7），偏振分光棱镜（2-2）、四分之一波片（2-3）的中心点设置在同一条直线上，四分之一波片（2-3）通过第四反射镜（2-4）和第五反射镜（2-5）与第三聚焦透镜（2-6）的中心点对应，第三聚焦透镜（2-6）和受激布里渊介质（2-7）的中心点设置在同一条直线上，偏振分光棱镜（2-2）的输入端通过第三反射镜（2-1）和第二反射镜（1-15）与，半导体激光侧泵模块（1-14）的输出端相对应，偏振分光棱镜（2-2）与非线性频率变换模块（3）相对应。
8.根据权利要求7所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述非线性频率变换模块（3）包括第三二分之一波片（3-2）、第二光隔离系统、第五二分之一波片（3-7）和光学参量振荡器，第三二分之一波片（3-2）、第二光隔离系统、第五二分之一波片（3-7）和光学参量振荡器的中心点设置在同一条直线上，第三二分之一波片（3-2）通过第五反射镜（3-1）与偏振分光棱镜（2-2）相对应。
9.根据权利要求8所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述第二光隔离系统包括偏振分光棱镜（3-3）、二分之一波片（3-4）、法拉第旋光器（3-5）和偏振分光棱镜（3-6），第三二分之一波片（3-2）、偏振分光棱镜（3-3）、二分之一波片（3-4）、法拉第旋光器（3-5）、偏振分光棱镜（3-6）和第五二分之一波片（3-7）的中心点均设置在同一条直线上。
10.根据权利要求8或9所述的基于sbs与opo的窄脉宽2 μm激光器系统，其特征在于，所述光学参量振荡器包括光参量振荡器输入镜（3-8）、非线性晶体（3-9）和光参量振荡器输出镜（3-10），第五二分之一波片（3-7）、光参量振荡器输入镜（3-8）、非线性晶体（3-9）和光参量振荡器输出镜（3-10）均设置在同一条直线上。
