[發(fā)明專利]堿金屬氣體無極燈泵浦輸出堿金屬氣體激光的方法和激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010136618.2
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101841122A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳景標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01S3/227
• 分類號: H01S3/227;H01S3/0915;H01S3/10
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及堿金屬氣體激光技術(shù)，特別涉及一種堿金屬氣體無極燈泵浦輸出堿金屬氣體激光的方法和激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

利用堿金屬氣體原子輸出堿金屬氣體激光，能夠作為高相干性的氣體激光光源。圖1為現(xiàn)有堿金屬氣體原子能級示意圖，如圖1所示，在堿金屬原子態(tài)表示中，主量子數(shù)n＝2(鋰)，3(鈉)，4(鉀)，5(銣)或6(銫)；其中具有一條D₁(激發(fā)態(tài)np?²P_1/2到基態(tài)ns?²S_1/2之間躍遷)譜線，一條D₂(激發(fā)態(tài)np?²P_3/2到基態(tài)ns?²S_1/2之間躍遷)譜線。

現(xiàn)有技術(shù)中，輸出堿金屬氣體激光的方式主要有以下兩種。

一種是，利用氦氣無極燈泵浦技術(shù)實(shí)現(xiàn)堿金屬銫氣體原子在高激發(fā)態(tài)能級之間的激光輸出，但卻不能實(shí)現(xiàn)各種堿金屬氣體原子在激發(fā)態(tài)np?²P_1/2，3/2或激發(fā)態(tài)(n+1)p?²P_1/2，3/2到基態(tài)ns?²S_1/2之間躍遷譜線上的氣體激光輸出。在這里，無極燈由高頻發(fā)生器、耦合器和燈泡三部分組成；它是通過高頻發(fā)生器的電磁場以感應(yīng)的方式耦合到燈內(nèi)，使燈泡內(nèi)的氣體雪崩電離，形成等離子體，等離子受激原子返回基態(tài)時(shí)輻射出各種與原子躍遷譜線對應(yīng)的光。

另一種是，利用染料激光泵浦、鈦寶石激光泵浦或半導(dǎo)體激光泵浦技術(shù)實(shí)現(xiàn)堿金屬氣體原子在D₁譜線上的激光輸出，但是，其泵浦光源頻率存在長期不穩(wěn)定性的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)采用穩(wěn)定的泵浦光源泵浦輸出所需波長的堿金屬氣體激光的目的，提供了一種堿金屬氣體無極燈泵浦輸出堿金屬氣體激光的方法和激光器，以利用堿金屬氣體無極燈作為泵浦光源來實(shí)現(xiàn)堿金屬氣體原子在激發(fā)態(tài)np?²P_1/2，3/2或激發(fā)態(tài)(n+1)p?²P_1/2，3/2到基態(tài)ns?²S_1/2之間躍遷譜線上的氣體激光輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種堿金屬氣體無極燈泵浦輸出堿金屬氣體激光的方法，包括：

采用堿金屬氣體無極燈產(chǎn)生在第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)之間躍遷譜線所發(fā)泵浦光泵浦汽室中的堿金屬氣體原子，以使所述汽室中的所述堿金屬氣體原子躍遷到所述第一激發(fā)態(tài)，其中，所述堿金屬氣體無極燈中所充堿金屬氣體與所述汽室中的堿金屬氣體種類相同；

通過所述汽室中混合的其他氣體原子和/或氣體分子與所述汽室中的所述堿金屬氣體原子的碰撞作用，所述汽室中的所述堿金屬氣體原子從所述第一激發(fā)態(tài)遷移至與所述第一激發(fā)態(tài)相近的第二激發(fā)態(tài)，形成所述第二激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的布局?jǐn)?shù)反轉(zhuǎn)；

在所述汽室所處的諧振腔的反饋?zhàn)饔孟拢敵鏊龅诙ぐl(fā)態(tài)到所述基態(tài)之間躍遷譜線對應(yīng)頻率的堿金屬氣體激光。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種堿金屬氣體無極燈泵浦輸出堿金屬氣體激光的激光器，包括：

帶壓電陶瓷的諧振腔，所述諧振腔靠近所述壓電陶瓷的一側(cè)設(shè)置有高反鏡，所述諧振腔的另一端設(shè)置有耦合透鏡；

與所述諧振腔的軸線方向垂直并依次設(shè)置有內(nèi)充堿金屬氣體的堿金屬氣體無極燈、濾光片以及聚焦透鏡，用于產(chǎn)生在第一激發(fā)態(tài)到基態(tài)之間躍遷譜線所發(fā)泵浦光；

設(shè)置于所述諧振腔內(nèi)的汽室，所述汽室內(nèi)充有與所述堿金屬氣體無極燈內(nèi)的所述堿金屬氣體相同的堿金屬氣體，并混合有用于與所述汽室內(nèi)的所述堿金屬氣體原子碰撞的其他氣體原子和/或氣體分子；

設(shè)置于所述耦合透鏡和所述汽室之間的偏振分束器，且所述偏振分束器與所述堿金屬氣體無極燈、所述濾光片以及所述聚焦透鏡位于一條直線上，用于將所述泵浦光耦合進(jìn)所述汽室，并透過所述汽室輸出的堿金屬氣體激光；

其中，所述泵浦光泵浦所述汽室中的所述堿金屬氣體原子，所述汽室中的所述堿金屬氣體原子躍遷到所述第一激發(fā)態(tài)；通過所述其他氣體原子和/或氣體分子與所述汽室中的所述堿金屬氣體原子的碰撞作用，所述汽室中的所述堿金屬氣體原子從所述第一激發(fā)態(tài)遷移至第二激發(fā)態(tài)，形成所述第二激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的布局?jǐn)?shù)反轉(zhuǎn)；在所述諧振腔的反饋?zhàn)饔孟拢敵鏊龅诙ぐl(fā)態(tài)到基態(tài)之間躍遷譜線對應(yīng)頻率的所述堿金屬氣體激光。