[發(fā)明專利]一種利用無機(jī)鹽水溶液中的受激拉曼散射獲得多波長激光的方法

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• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107528211A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史久林;楊祖豪;曹晨鵬;張余寶;何興道;陳忠平
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/20;H01S3/091;G01J3/28
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用無機(jī)鹽水溶液中的受激拉曼散射獲得多波長激光的方法，具體涉及一種基于受激拉曼效應(yīng)和無機(jī)鹽水溶液材料來轉(zhuǎn)化波長的方法。

背景技術(shù)

自從E.J.Woodbury和W.K.Ng首次發(fā)現(xiàn)受激拉曼散射效應(yīng)以來，研究人員已經(jīng)對固體，液體和氣體等拉曼介質(zhì)進(jìn)行了大量的SRS實(shí)驗(yàn)研究。Lempert等人使用Nd: YAG激光(532nm，帶寬1 cm^-1)最早對氧氣中的SRS進(jìn)行了研究。他們在單通道拉曼池中僅僅獲得了不到7%的能量轉(zhuǎn)換率，而當(dāng)泵浦光在窄帶模式下Stokes轉(zhuǎn)換就會消失，這主要是SBS抽運(yùn)了大部分能量從而阻止了SRS達(dá)到閾值。為了提高氧氣中的拉曼轉(zhuǎn)換率，他們又利用寬帶熒光種子注入式方法使一級Stokes能量轉(zhuǎn)換率最高可達(dá)到21%左右。近年來，美國蒙大拿州立大學(xué)物理系的J.K.Brasseu和K.S.Repasky研究小組使用不同激光和不同氣體介質(zhì)進(jìn)行研究并取得一系列的成果。獲得最高量子轉(zhuǎn)換率可達(dá)到74%，2004年他們報(bào)道了最大Stokes輸出功率可達(dá)160mW。

利用鹽溶液的受激拉曼散射主要可以獲得600-700nm的紅光，它可以產(chǎn)生重要的生物效應(yīng)及治療效果。在醫(yī)學(xué)方面擁有紅光治療法，紅光治療是將大部分紅光濾過去，主要是紅光波段，其生物作用主要是光化學(xué)作用。而不是熱作用。紅光治療可以促進(jìn)傷口和潰瘍的愈合，促進(jìn)毛發(fā)的生長，促進(jìn)骨折愈合，加速受損神經(jīng)的再生，同時(shí)也增加白血球的吞噬作用，因而在臨床上用它可以治療多種疾病。對紅光區(qū)最大吸收是線粒體，在紅光照射以后，可以使線粒體的過氧化氫酶活性增加。這樣可以增加細(xì)胞的新陳代謝，使糖元含量增加，蛋白合成增加和三磷酸腺苷分解增加，因而它可以促進(jìn)細(xì)胞合成，可以促進(jìn)傷口和潰瘍的愈合，促進(jìn)毛發(fā)的生長，促進(jìn)骨折愈合，加速受損神經(jīng)的再生，同時(shí)也增加白血球的吞噬作用，因而在臨床上用它可以治療多種疾病。

利用鹽的水溶液來獲得多波長的方法不僅能獲得大多數(shù)的紅光還能獲取其他波段的光波，它是一種低成本有效的多波長轉(zhuǎn)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用無機(jī)鹽水溶液中的受激拉曼散射獲得多波長激光的方法，能有效低成本地把532nm激光轉(zhuǎn)化為600-700nm的紅光甚至其他波段的光。

本發(fā)明一種利用無機(jī)鹽水溶液中的受激拉曼散射獲得多波長激光的方法，按照以下步驟進(jìn)行：

本發(fā)明提供一種利用鹽的水溶液來獲得多波長激光輸出的方法，該方法的系統(tǒng)中包括Nd:YAG激光器、1/2波長偏振片、分光鏡、凸透鏡、比色皿和激光光譜儀，其中：

Nd:YAG激光器，作為泵浦光源產(chǎn)生豎直偏振的532nm脈沖激光；

1/2波長偏振片，用于把豎直偏振的532nm激光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后變?yōu)樗狡瘢?/p>

分光鏡，用于通過水平偏振的激發(fā)光；

光功率計(jì)，用于測量激光功率的大小；

凸透鏡，用于把激發(fā)光的焦點(diǎn)會聚到比色皿的鹽溶液中；

比色皿，用于裝載鹽溶液；

激光光譜儀，用于接收受激拉曼散射光。

根據(jù)上述的光學(xué)設(shè)備搭建光路系統(tǒng)如圖1所示。

利用Nd:YAG激光器產(chǎn)生豎直偏振的532nm泵浦光通過1/2波長偏振片；

1/2波長偏振片把絕大多數(shù)豎直偏振的激光變化為水平偏振的激光輸入到分光鏡；

分光鏡通過水平偏振的激光，反射其余豎直偏振的激光到光功率計(jì)PM1；

光功率計(jì)PM1測出反射光功率，利用分光鏡分光比計(jì)算得出激發(fā)拉曼散射的光功率；

利用凸透鏡把通過分光鏡的透射光會聚到比色皿的鹽溶液中；

鹽溶液產(chǎn)生的受激拉曼散射光，用功率計(jì)PM2測出其功率以得出受激拉曼散射波長轉(zhuǎn)化效率；

同時(shí)通過光釬把受激拉曼光接收到激光光譜儀得出拉曼散射光的波長；

所述的光路系統(tǒng)中除比色皿需要換取鹽溶液而移動(dòng)外，其他的各器件位置和距離需固定不變。

所述的鹽溶液的選取不同可以得到不同波長和不同功率的激光輸出，可選取硫酸鎂、硫酸銨、硝酸鈉、硝酸鎂和氯化鎂等鹽類的水溶液作為受激散射材料。

所述的多波長的散射光是由于受激材料中陰離子產(chǎn)生，則可以使用不同的受激散射材料來獲得不同波長的激光，其強(qiáng)度可以通過增強(qiáng)泵浦光源的功率和提高受激材料的溫度、濃度而增強(qiáng)。