[發(fā)明專利]一種雙共振腔拉曼激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011168952.6
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112290359A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧華東;曹雪辰;靳丕铦;彭堃墀
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/08
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發(fā)明涉及一種雙共振腔拉曼激光器，包括泵浦源、耦合聚焦系統(tǒng)、分光鏡、拉曼增益晶體、鎖定系統(tǒng)及壓電陶瓷。光學(xué)諧振腔的輸入耦合鏡腔內(nèi)反射面鍍有對泵浦光波長具有一定透射率的介質(zhì)膜和對拉曼光波長的高反膜，輸出耦合鏡的腔內(nèi)反射面鍍有對拉曼光波長具有一定透射率的介質(zhì)膜和對泵浦光波長的高反膜，其余腔鏡反射面均鍍有對泵浦光波長和拉曼光波長的高反膜。由輸入耦合鏡反射的泵浦光與光學(xué)諧振腔的部分透射泵浦光經(jīng)分光鏡反射后進(jìn)入鎖定系統(tǒng)產(chǎn)生鎖定信號，該信號加載至粘連在光學(xué)諧振腔一腔鏡后表面的壓電陶瓷上，通過壓電陶瓷長度的伸縮實(shí)現(xiàn)對光學(xué)諧振腔的實(shí)時鎖定。利用本發(fā)明所述裝置，在低閾值泵浦功率下，即可獲得穩(wěn)定單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的拉曼激光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種雙共振腔拉曼激光器。

背景技術(shù)

自1960年世界上第一臺紅寶石激光器誕生以來，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)的發(fā)展，人們對于激光的研究已突破了許多技術(shù)難題并取得了相當(dāng)?shù)某删汀Ｆ渲校迷鲆娼橘|(zhì)和穩(wěn)頻技術(shù)對激光頻率進(jìn)行鎖定以獲得的單頻激光已發(fā)展相對成熟，但現(xiàn)有的激光增益介質(zhì)只能覆蓋一些特定的波段，不能很好地滿足各領(lǐng)域的應(yīng)用要求。近年來，以受激拉曼散射非線性過程為基礎(chǔ)的的固體拉曼激光器正在迅速發(fā)展。利用受激拉曼散射過程，可以將現(xiàn)有激光波長進(jìn)行拉曼頻移，對傳統(tǒng)激光器尚未實(shí)現(xiàn)的激光波段進(jìn)行補(bǔ)充。此外，已有研究證明受激拉曼散射過程對光束具有整形的作用，以此能夠獲得更高光束質(zhì)量的激光。

由化學(xué)氣相沉淀法生長的金剛石具有拉曼增益系數(shù)大（~10 cm/GW）和拉曼位移大（1332.2 cm^-1）等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于拉曼激光器的研究。2016年，Oliver Lux等人采用BDF激光器抽運(yùn)由Yb光纖放大的40 W，1064 nm連續(xù)激光泵浦置于共心腔內(nèi)的金剛石獲得了1 W可長期穩(wěn)定運(yùn)行的單頻1240 nm激光，由于泵浦光只是單次穿過拉曼增益介質(zhì)，故閾值功率高達(dá)12 W，并且隨著拉曼激光功率的提高，由于環(huán)境擾動和晶體的熱效應(yīng)等因素導(dǎo)致諧振腔的光學(xué)腔長產(chǎn)生浮動，使得Stokes光發(fā)生跳模，多模等現(xiàn)象。2019年，該實(shí)驗(yàn)小組采用偏振鎖定系統(tǒng)對諧振腔進(jìn)行主動穩(wěn)定鎖定，最終獲得了可在2分鐘內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行的7.2W單頻拉曼激光，該實(shí)驗(yàn)中，由于采用的金剛石的雙折射率差很小且諧振腔的精細(xì)度低，導(dǎo)致偏振鎖定法獲得的鎖定信號不夠靈敏且強(qiáng)度較弱，所以不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的腔長鎖定，而且在他們的實(shí)驗(yàn)方案中，泵浦閾值高達(dá)23W。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種雙共振腔拉曼激光器和裝置，能夠降低拉曼激光器的泵浦閾值功率，并且產(chǎn)生穩(wěn)定單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的拉曼激光。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種雙共振腔拉曼激光器，包括泵浦源、耦合聚焦系統(tǒng)、分光鏡、光學(xué)諧振腔、拉曼增益晶體、鎖定系統(tǒng)及壓電陶瓷；

泵浦源產(chǎn)生的泵浦激光經(jīng)耦合聚焦系統(tǒng)后，空間傳輸模式與光學(xué)諧振腔的腔模進(jìn)行精確匹配，射入光學(xué)諧振腔內(nèi)，所述拉曼增益晶體設(shè)置于所述光學(xué)諧振腔內(nèi)腔膜的最小腰斑處，使泵浦激光進(jìn)行拉曼頻移；光學(xué)諧振腔的輸入耦合鏡反射的泵浦光與光學(xué)諧振腔的部分透射泵浦光經(jīng)分光鏡反射后，射入鎖定系統(tǒng)；鎖定系統(tǒng)產(chǎn)生并輸出鎖定信號，加載至粘連在光學(xué)諧振腔一腔鏡后表面的壓電陶瓷上，實(shí)現(xiàn)對光學(xué)諧振腔的實(shí)時鎖定，使得泵浦光在諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)放大，從而獲得穩(wěn)定高效的拉曼激光輸出。

其中，泵浦源為連續(xù)波單頻激光器。

其中，耦合聚焦系統(tǒng)為單個透鏡或多個透鏡，所有鏡片通光面均鍍有對泵浦光波長的減反膜。

其中，光學(xué)諧振腔為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，折疊腔結(jié)構(gòu)或者線性腔結(jié)構(gòu)。