[發(fā)明專利]一種小型化拉曼激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611115349.5
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108173114A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭敬為;蔡向龍;劉金波;李仲慧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/105
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本激拉曼是一種高效的激光變頻手段，其優(yōu)點在于其裝置設(shè)計簡單，調(diào)試便捷，并且可實現(xiàn)多種類型的激光器變頻，波長變換跨度比較大，可變波長豐富。本發(fā)明中采用外加腔反饋增強(qiáng)的受激拉曼變頻方法，拉曼池外部增加一個拉曼激光振蕩腔可以實現(xiàn)拉曼激光在拉曼池中的振蕩，有利于拉曼激光的反饋放大。通過腔鏡所鍍膜選擇作用可以實現(xiàn)二級拉曼波長的輸出。相比普通的氣體拉曼變頻裝置，該發(fā)明的優(yōu)勢是體積小，而且可以實現(xiàn)中紅外波長的高效輸出。通過腔鏡所鍍膜系不同可以實現(xiàn)輸出波長選擇。通過所選用的振蕩腔型不同，可以實現(xiàn)輸出激光質(zhì)量的優(yōu)化。該發(fā)明是一種小型化特殊波長輸出的拉曼變頻裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種小型化拉曼激光器，其利用拉曼激光振蕩腔的設(shè)計以實現(xiàn)泵浦激光向長波長激光的轉(zhuǎn)換，該發(fā)明設(shè)計是一種高效的激光波長轉(zhuǎn)換裝置。

技術(shù)背景

激光是一種特殊光源，其具有單色性(輸出波長單一)，但是目前單個激光器并不能產(chǎn)生所有的波長，特別是中紅外光譜區(qū)，能直接輸出中紅外波長的激光器稀少；目前工作在中紅外波長的激光器有HF,DF等等的一系列化學(xué)激光，和一些特殊摻雜的固體激光；化學(xué)激光體積龐大，系統(tǒng)繁雜，在工作中使用和排放了有毒有害氣體，其實用化的具有很大的困難，不利于大范圍的推廣使用；通過特殊摻雜的固體激光雖然能實現(xiàn)中紅外波長輸出，但是目前還處于研究階段，距離成熟的應(yīng)用還需要一定的研究時間；為了豐富波長種類，滿足不同的應(yīng)用需求，就需要對目前現(xiàn)有的激光波長加以轉(zhuǎn)換，通過受激拉曼轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生需要的中紅外波長。

受激拉曼是一種有效的激光變頻手段，其優(yōu)點在于其裝置設(shè)計簡單，調(diào)試便捷，波長變換跨度比較大，可變波長豐富。

該發(fā)明是一種小型化中紅外波長輸出的裝置；在發(fā)明中采用腔增強(qiáng)的受激拉曼變頻方法，拉曼池外部增加拉曼激光振蕩腔可以實現(xiàn)拉曼激光在拉曼池中的振蕩，有利于拉曼激光的反饋放大；通過腔鏡所鍍膜選擇作用可以實現(xiàn)二級拉曼波長的輸出；相比普通的氣體拉曼變頻裝置，該發(fā)明的優(yōu)勢是體積小，而且可以實現(xiàn)中紅外波長的高效輸出；通過腔鏡所鍍膜系不同可以實現(xiàn)輸出波長選擇；通過所選用的振蕩腔型不同，可以實現(xiàn)輸出激光質(zhì)量的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的優(yōu)點是小型化并且能獲得中紅外波長的拉曼激光。其過程是：泵浦激光通過聚焦入射到拉曼介質(zhì)中，泵浦激光與拉曼介質(zhì)作用后產(chǎn)生拉曼光信號，然后拉曼光信號在拉曼腔中振蕩，增益，放大，轉(zhuǎn)變成拉曼激光，最后拉曼激光通過輸出耦合腔鏡被輸出。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種中紅外輸出的拉曼激光器，其主要組成部分有三部分：泵浦激光器、拉曼池以及拉曼激光振蕩腔。

采用該拉曼激光器變頻的泵浦激光器是輸出波長1064nm的Nd:YAG激光器。

拉曼池是一個兩端分別帶有窗口的中空密閉腔室，窗口鍍泵浦激光和拉曼激光的高透膜；拉曼激光器的拉曼池中充裝有氘氣或者甲烷。

腔鏡和輸出耦合鏡的形狀為圓形片狀的月牙鏡，表面鍍有特定波長的反射和透射介質(zhì)膜。

拉曼激光振蕩腔由腔鏡和輸出耦合鏡組成，其分別安置在拉曼池兩端；產(chǎn)生的拉曼激光在拉曼池中多次通過，在該過程中可以實現(xiàn)拉曼激光的增益放大；在該發(fā)明中，例如使用氘氣作為拉曼介質(zhì)，使用泵浦光為1064nm,產(chǎn)生的一級拉曼波長為1559nm，二級拉曼波長為2920nm，其工作過程可以描述為：1064nm激光注入后在拉曼池產(chǎn)生1559nm的拉曼信號光，1559nm在腔內(nèi)振蕩且增益放大，通過四波混頻過程產(chǎn)生二級拉曼光2920nm信號，二級拉曼光在振蕩過程中消耗一級拉曼激光，最終通過輸出耦合腔鏡輸出2920nm波長；在該過程中1064nm激光單次通過，1559nm激光在腔內(nèi)振蕩且不輸出，可以最大化向二級拉曼2920nm轉(zhuǎn)換，二級拉曼激光2920nm在拉曼腔內(nèi)振蕩并且輸出。

根據(jù)附圖中的圖1所示，