[發明專利]產生多波長受激拉曼光的裝置

無效

• 申請號: 201110460877.5
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103185712A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 曹開法;邵石生;胡順星
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;H01S3/16;G02F1/35
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生;王挺

技術領域

本發明涉及一種受激拉曼光的裝置，尤其是一種產生多波長受激拉曼光的裝置。

背景技術

目前，人們為了探測大氣中污染氣體的空間分布廓線，常采用差分吸收激光雷達的方法。而差分吸收激光雷達所需要的激光光源通常受到激光介質的限制，其輸出的波長是有限的。為了擴展激光的輸出波長，人們常常會使用受激拉曼效應來產生具有激光同樣性質的受激拉曼激光，如在2005年3月9日公告的中國實用新型專利說明書CN?2684189Y中披露的一種“車載測污激光雷達的拉曼管光路裝置”。該專利說明書中提及的激光雷達的拉曼管光路裝置由激光器及其輸出光路上置有的管內充有甲烷氣體的拉曼管和凸透鏡組成，其中，拉曼管的輸入端窗口為聚光凸透鏡、輸出端窗口為凹透鏡。激光雷達工作時，激光器發出的激光束經拉曼管輸入端的聚光凸透鏡聚焦、拉曼管內氣體的散射、拉曼管輸出端的凹透鏡與其輸出光路上的凸透鏡組合后的準直，成為所需波長的激光而發射出去。但是，這種拉曼管光路裝置雖有著拉曼管長和拉曼管光路均較短的優點，卻也存在著拉曼管內僅充有一種活性氣體，產生的受激拉曼激光的波長較少，不能提供臭氧差分吸收激光雷達所需要的波長對的不足；盡管可將拉曼管光路裝置與其它分立的光束產生裝置共同使用，來滿足臭氧差分吸收激光雷達所需的波長對，卻又有著不易獲得同光束輸出多波長光束的難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單，使用方便的產生多波長受激拉曼光的裝置。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：產生多波長受激拉曼光的裝置由激光器及其輸出光路上的聚焦透鏡、拉曼管和準直部件組成，特別是，

所述激光器與聚焦透鏡之間的光路上置有倍頻器；

所述拉曼管中充有氣壓為1.2～3.4MPa的混合氣體，所述混合氣體由氘氣、氫氣和氦氣組成，其相互之間的比例為0.8～1.2∶0.23～0.27∶0.29～0.33。

作為產生多波長受激拉曼光的裝置的進一步改進，所述的混合氣體的氣壓為2.5MPa；所述的氘氣、氫氣和氦氣之間的比例為1∶0.25∶0.31；所述的激光器為輸出波長1064nm、脈沖能量150～250mJ的Nd:YAG激光器；所述的聚焦透鏡的焦距為30～60cm；所述的準直部件由同光軸的凹透鏡與凸凹透鏡組合而成，其中，凹透鏡的焦距為-30～60cm，凸凹透鏡的焦距為20～30cm。

相對于現有技術的有益效果是，采用在激光器及其輸出光路上置有的聚焦透鏡、拉曼管和準直部件的基礎上，再于激光器與聚焦透鏡之間的光路上設置倍頻器，以及拉曼管中充有氣壓為1.2～3.4MPa的、由氘氣、氫氣和氦氣組成的混合氣體，其中，氘氣、氫氣和氦氣之間的比例為0.8～1.2∶0.23～0.27∶0.29～0.33的技術方案；既由于倍頻器的添置而較大地改變了拉曼管受激激光光源的波長范圍，又因拉曼管中兩種活性氣體氘氣和氫氣的存在而使其受激產生出了多束不同波長的同光束受激拉曼激光，使其不僅直接提供出了臭氧差分吸收激光雷達所需要的波長對，還因準直部件的修正而使其可以單獨作為激光雷達的發射光源，來同時發射多波長同光束高準直度的差分激光束。此種結構簡單、使用方便、輸出具有高準直性光束的裝置除極大地提高了激光雷達測量的精確度、實時性和自動化程度之外，還大大地降低了激光雷達的制造和運行成本，以及維護、調整的工作量。

作為有益效果的進一步體現，一是混合氣體的氣壓優選為2.5MPa，氘氣、氫氣和氦氣之間的比例優選為1∶0.25∶0.31，便于獲得多束不同波長的同光束受激拉曼激光。二是激光器優選為輸出波長1064nm、脈沖能量150～250mJ的Nd:YAG激光器，不僅滿足了所需激光波長和能量的要求，還有著體積小、工作穩定可靠的特點。三是聚焦透鏡的焦距優選為30～60cm，大大地降低了受激拉曼的閾值能量，為使用發射能量較低的激光器奠定了基礎。四是準直部件優選由同光軸的凹透鏡與凸凹透鏡組合而成，其中，凹透鏡的焦距優選為-30～60cm，凸凹透鏡的焦距優選為20～30cm，利于將兩個不同波長的激光光束以幾乎完全一致的光束發射到大氣中進行探測，有效的消除了激光雷達近端兩路光幾何因子差異造成的誤差，進一步地提高了測量的精度和可靠性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。

圖1是本發明的一種基本結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1，激光器1的輸出光路2上依次置有倍頻器3、聚焦透鏡4、拉曼管5和準直部件6。其中，