[發明專利]一種帶種子光的共焦非穩腔拉曼激光器

有效

• 申請號: 201410103060.6
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN104934849B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 郭敬為;蓋寶棟;周冬建;周燦華;劉金波;金玉奇;桑鳳亭
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/08;H01S3/081
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種拉曼激光器，具體的是涉及一種帶種子光的共焦非穩腔拉曼激光器。

背景技術

拉曼激光器由泵浦光和放置在拉曼光光腔內的拉曼增益介質互相作用來產生拉曼波長激光，這是一種非線性光學技術，通過各種拉曼活性介質的選取，可以用某一波長激光為泵浦源實現多種更長波段激光的輸出。

目前固體介質拉曼激光器已經發展的比較成熟，通常具有泵浦光光腔來產生泵浦光，泵浦光作用于拉曼增益介質上，產生的拉曼波長光在拉曼光光腔內起振而產生拉曼激光輸出。常見的拉曼激光器具有普通光學元件光路和光纖光路等形式。

雖然固體拉曼介質具有相對高的增益，但是由于其損傷閾值明顯低于氣體，因此只有氣體才能適用于高能激光為泵浦源的拉曼激光器的拉曼介質。此外如果需要的拉曼頻移比較大時，也只能選擇氣體拉曼介質。因為氣體分子密度低于固體，拉曼增益比較低，拉曼光激光的閾值高，起振困難，不容易實現受激拉曼。

種子光輸入是一種廣泛使用的降低激光器出光閾值，提高激光器光束質量的方法，但是它在拉曼激光器上的應用還比較少。

發明內容

為了降低拉曼激光的出光閾值，提高光光效率，本發明提供一種帶種子光的共焦非穩腔拉曼激光器。

本發明采用的技術方案是一種帶種子光的共焦非穩腔拉曼激光器，它包含有具有部分重合光路的兩個共焦非穩腔，兩者的焦點重合，分別用于泵浦光和拉曼光的起振。為了分離泵浦光和拉曼光，使用二向色鏡（波長分束鏡）來實現泵浦光和拉曼光的各自獨立工作。泵浦光的焦點位于拉曼池內部，可以有效地產生拉曼光，并形成拉曼激光振蕩。拉曼光激光最終通過具有部分反射率的輸出耦合鏡來輸出。

為了降低拉曼激光的出光閾值，提高拉曼激光的能量和光束質量，激光器具有種子光輸入系統，它通過設置在拉曼光光路中的一個刮刀鏡（空心45°耦合鏡）來將拉曼波長種子光按照倒向波模式輸入拉曼光腔。

共焦非穩腔具有放大率M，對于腔內向相反方向行走的兩種可能的平行光光束，其結果并不相同，一種情況是光束直徑每次振蕩擴大M倍，另一種是每次縮小M倍；振蕩時，平行光束和聚焦光束交替循環出現。利用這個特點，可以利用光闌來限制腔內振蕩模式，壓制光束擴大的非穩定模式，只讓光束縮小的振蕩模式工作。而刮刀鏡兼職做為光闌和種子光輸入器。將一個環形的平行光拉曼波長λ₂種子光送入光腔光路，誘發拉曼光光腔內λ₂激光按照種子光的振蕩模式來振蕩，同時降低振蕩閾值，提高拉曼激光器輸出功率（也就是提高轉化率）。

一種帶種子光的共焦非穩腔拉曼激光器，包括長焦凹面鏡一、長焦凹面鏡二、短焦凹面鏡和二向色鏡，通過二向色鏡的透射和反射兩種作用，長焦凹面鏡一和長焦凹面鏡二都與短焦凹面鏡形成共焦非穩腔，并在二向色鏡與短焦凹面鏡之間光路重合；

在短焦凹面鏡的軸線所在的直線主光路上依次擺放二向色鏡、刮刀鏡、拉曼池和短焦凹面鏡；

在二向色鏡遠離短焦凹面鏡一側的透射光路上設置有長焦凹面鏡二或長焦凹面鏡一；相應的，在二向色鏡靠近短焦凹面鏡一側的反射光路上設置有長焦凹面鏡一或長焦凹面鏡二；

于長焦凹面鏡一與二向色鏡間的光路上設置有泵浦光增益介質；

短焦凹面鏡與二向色鏡之間設有拉曼池，拉曼池的兩個光學窗口分別面向二向色鏡和短焦凹面鏡；

所述二向色鏡與拉曼池之間設有刮刀鏡，刮刀鏡的一側設有種子光輸入鏡。

所述二向色鏡對由泵浦光增益介質產生的光高透，對經拉曼池產生的光高反；所述短焦凹面鏡和長焦凹面鏡一分別放置二向色鏡二側，短焦凹面鏡與長焦凹面鏡一同軸設置。

或者，所述二向色鏡對由泵浦光增益介質產生的光高反，對經拉曼池產生的光高透；所述短焦凹面鏡和長焦凹面鏡二分別放置二向色鏡二側，短焦凹面鏡與長焦凹面鏡二同軸設置。

所述長焦凹面鏡一、長焦凹面鏡二的焦距相同，并且是短焦凹面鏡焦距的1.2-1.8倍。

所述泵浦光增益介質置于一具有對泵浦波長與拉曼波長透明的窗口容器內。

平行于長焦凹面鏡一軸線照向長焦凹面鏡一的光經其反射后，穿過二向色鏡或經二向色鏡反射后，匯聚于第一焦點；平行于長焦凹面鏡二軸線照向長焦凹面鏡二的光經其反射后的，經二向色鏡反射或穿過二向色鏡反射后，匯聚于第二焦點；第一焦點和第二焦點重合，并位于拉曼池內；短焦凹面鏡的焦點與第一焦點和第二焦點重合；所述短焦凹面鏡對由泵浦光增益介質直接產生的光全反，對由拉曼池產生的光透過率在40-50%之間。