THULIUM LASER PUMPED MID-IR SOURCE WITH BROADBANDED OUTPUT

A Thulium laser (15) is used to directly drive a ZnGeP2 optical parametric oscillator (30) with a nominal 2 µm output to generate the 3-5 micron wavelengths. In one embodiment, the ZGP OPO is configured as a linear resonator and in another embodiment the ZGP OPO is configured as a ring resonator. The ring resonator prevents optical feedback to the Thulium laser (15) and eliminates the need for an optical isolator (24). Moreover, the Thulium laser pump (15) is implemented as a Tm:YA1O3 laser in which YAlO is the host for the Thulium YAlO is particularly beneficial as it is a mechanically hard optical material allowing high thermal loading without fracture as well as natural birefringence that can minimize thermal birefringence losses. A longer wavelength transition at 1.99 microns is selected to minimize nonlinear crystal loss. More particularly, a high power, high efficiency Tm:YA1O3 laser repetitively Q-switched at 10 kHz is used to drive a ZnGeP2 OPO. The system is run with room temperature components and achieves over 3 W at 3-5 microns with an efficiency of 5% starting from the pump diode. A two crystal resonator (40, 42) design allows tuning over multiple spectral peaks or alternately as an ultra broad spectral source. Selon la présente invention, un laser au Thulium est utilisé pour commander directement un oscillateur paramétrique optique à ZnGeP2 présentant une sortie nominale de 2 mu m afin que des longueurs d'ondes de 3 à 5 microns soient générées. Dans un mode de réalisation, l'oscillateur paramétrique optique ZGP est conçu comme un résonateur linéaire tandis que dans un autre mode de réalisation, il est conçu comme un résonateur circulaire. Le résonateur circulaire prévient la rétroaction optique en direction du laser au Thulium et élimine le besoin de recourir à un isolateur optique. Par ailleurs, la pompe laser au Thulium est mise en oeuvre sous la forme d'un laser Tm:YA103 dans lequel YA10 constitue l'hôte pour le Thulium. YA10 est particulièrement bénéfique du fait que c'est un matériau optique mécaniquement dur supportant une forte charge thermique sans fracture et présentant une biréfringence naturelle pouvant réduire au minimum les pertes de biréfringence thermique. Une transition plus longue de longueur d'ondes à 1,99 microns est sélectionnée afin que la perte de cristal non linéaire soit réduite au minimum. De manière plus spécifique, un laser Tm:YA103 à haute puissance et haute efficacité déclenché de façon répétée à 10 kHz est utilis