一種拉曼泵浦源組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)儀器領(lǐng)域，公開了一種拉曼泵浦源組件，包括依光路設(shè)置的半導(dǎo)體激光器、耦合結(jié)構(gòu)和光纖，其特征在于：所述光纖的纖芯橫截面為矩形結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)送的激光經(jīng)耦合結(jié)構(gòu)耦合到光纖矩形結(jié)構(gòu)的纖芯內(nèi)，并經(jīng)該光纖另一端輸出進(jìn)行拉曼泵浦。采用具有矩形結(jié)構(gòu)纖芯的光纖對(duì)拉曼泵浦光進(jìn)行耦合和傳輸，不僅保持半導(dǎo)體激光一個(gè)方向單橫模，一個(gè)方向多橫模的特點(diǎn)，而且使聚焦點(diǎn)具有更高的功率密度，可有效提高拉曼光轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度，提高探測(cè)精度。
【專利說明】一種拉曼泵浦源組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種拉曼泵浦源組件。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜是由C.V拉曼于1928年實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即光通過透明介質(zhì)被分子散射，光發(fā)生頻率變化的現(xiàn)象。在透明介質(zhì)的散射光譜中，頻率與入射光譜相同的成分稱之為瑞麗散射，頻率對(duì)稱分布在原頻率兩側(cè)的即為拉曼散射。瑞麗散射的強(qiáng)度只有入射光強(qiáng)的10-3，拉曼光譜強(qiáng)度大約只有瑞麗散射的10-3。其中小拉曼光譜和分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)，大拉曼光譜和分子振動(dòng)能級(jí)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)。與分子紅外光譜不同極性分子和非極性分子都能產(chǎn)生拉曼光譜。激光的出現(xiàn)給人們提供了高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)光源，有力的推動(dòng)了拉曼散射的研究和應(yīng)用。拉曼光譜的應(yīng)用范圍遍及化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)以及醫(yī)學(xué)等諸多的領(lǐng)域，對(duì)定性、定量分析以及測(cè)定分子的結(jié)構(gòu)都有很廣泛的應(yīng)用。我們知道拉曼光譜的強(qiáng)度與激發(fā)光場(chǎng)電場(chǎng)E成平方的關(guān)系，因此如果我們想要得到比較大的拉曼光譜的強(qiáng)度，我們需要比較強(qiáng)的泵浦光的強(qiáng)度，為此我們可以使用高功率的激光器，如Nd:YV04、染色體激光器以及Ar離子激光器等，但是這些激光器的價(jià)格貴、維護(hù)復(fù)雜成本高等等，都在一定程度上面限制了其應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展，其輸出功率已經(jīng)達(dá)到W級(jí)別或者更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提出一種拉曼泵浦源組件，具有更高的功率密度，可有效提高拉曼光轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度，提高探測(cè)精度。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:一種拉曼泵浦源組件，包括依光路設(shè)置的半導(dǎo)體激光器、耦合結(jié)構(gòu)和光纖，其特征在于:所述光纖的纖芯橫截面為矩形結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)送的激光經(jīng)耦合結(jié)構(gòu)耦合到光纖矩形結(jié)構(gòu)的纖芯內(nèi)，并經(jīng)該光纖另一端輸出進(jìn)行拉曼泵浦。
[0005]進(jìn)一步的，所述耦合結(jié)構(gòu)包括依光路設(shè)置的柱透鏡和凸透鏡。
[0006]進(jìn)一步的，所述耦合結(jié)構(gòu)包括依光路設(shè)置的柱透鏡、PBS (偏振分光棱鏡)和凸透鏡；所述PBS包括第一平面和第二平面；第一平面與激光傳播方向垂直，第二平面與第一平面具有135°夾角；所述第一平面的高度小于激光光斑的高度，其上設(shè)有一半波片；所述激光經(jīng)柱透鏡準(zhǔn)直之后，入射到該P(yáng)BS時(shí)，一部分光直接由第二平面反射輸出，并經(jīng)凸透鏡耦合到所述光纖的矩形結(jié)構(gòu)纖芯內(nèi)，另一部分光經(jīng)半波片后偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，直接透射過第一平面，進(jìn)而直接透射過該P(yáng)BS，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)方向上光斑的壓縮。
[0007]進(jìn)一步的，所述第一平面和半波片的高度為激光光斑高度的一半。
[0008]進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光端面為矩形結(jié)構(gòu)，其發(fā)射的激光為多橫模激光。
[0009]進(jìn)一步的，多橫模激光為一個(gè)方向單橫模一個(gè)方向多橫模。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型采用具有矩形結(jié)構(gòu)纖芯的光纖對(duì)拉曼泵浦光進(jìn)行耦合和傳輸，不僅保持半導(dǎo)體激光一個(gè)方向單橫模，一個(gè)方向多橫模的特點(diǎn)，而且使聚焦點(diǎn)具有更高的功率密度，可有效提高拉曼光轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度，提高探測(cè)精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型拉曼泵浦源組件實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型拉曼泵浦源組件實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型采用的光纖端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標(biāo)示:10、半導(dǎo)體激光器；20、耦合結(jié)構(gòu)；21、柱透鏡；22、凸透鏡；23、PBS ；231、第一平面；232、第二平面；233、第三平面；24、半波片；30、光纖；31、纖芯。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0016]本實(shí)用新型采用具有矩形結(jié)構(gòu)纖芯的光纖對(duì)拉曼泵浦光進(jìn)行耦合和傳輸，不僅保持半導(dǎo)體激光一個(gè)方向單橫模，一個(gè)方向多橫模的特點(diǎn)，而且使聚焦點(diǎn)具有更高的功率密度，可有效提高拉曼光轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度，提高探測(cè)精度。具體的，該拉曼泵浦源組件，包括依光路設(shè)置的半導(dǎo)體激光器、耦合結(jié)構(gòu)和光纖。其中，光纖的纖芯橫截面為矩形結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體激光器發(fā)送的激光經(jīng)耦合結(jié)構(gòu)耦合到光纖矩形結(jié)構(gòu)的纖芯內(nèi)，并經(jīng)該光纖另一端輸出進(jìn)行拉曼泵浦。
[0017]如圖1所示實(shí)施例一，該實(shí)施例中，耦合結(jié)構(gòu)2包括依光路設(shè)置的柱透鏡21和凸透鏡22。半導(dǎo)體激光器10發(fā)光端面為矩形結(jié)構(gòu)，其發(fā)射的激光為多橫模激光，或者一個(gè)方向單橫模一個(gè)方向多橫模。假設(shè)半導(dǎo)體激光器10的發(fā)光端面尺寸為200 X 10 μ m2,兩個(gè)方向的發(fā)散角分別為20°和40°，相應(yīng)采用的光纖30的矩形結(jié)構(gòu)纖芯31的尺寸也為200X10 μ m2，如圖3所示。半導(dǎo)體激光器10出射的激光經(jīng)過柱透鏡21整形之后，其小尺寸方向的發(fā)散角40°被壓縮為20°，之后再經(jīng)凸透鏡22耦合進(jìn)入光纖30的矩形結(jié)構(gòu)纖芯31內(nèi)，并經(jīng)該具有矩形結(jié)構(gòu)纖芯31的光纖30另一端輸出進(jìn)行拉曼泵浦。通過采用該具有矩形結(jié)構(gòu)纖芯31的光纖30耦合傳輸輸出的多橫模激光，不僅可保持半導(dǎo)體激光一個(gè)方向單橫模，一個(gè)方向多橫模的特點(diǎn)，而且使聚焦點(diǎn)具有更高的功率密度，可有效提高拉曼光轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)拉曼光譜強(qiáng)度，提高探測(cè)精度；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0018]如圖2所示的實(shí)施例二，與實(shí)施例一不同的是，該實(shí)施例的耦合結(jié)構(gòu)20包括依光路設(shè)置的柱透鏡21、PBS 23和凸透鏡22，可對(duì)半導(dǎo)體激光器10發(fā)射的激光進(jìn)行尺寸壓縮之后，再耦合到光纖30的矩形結(jié)構(gòu)纖芯31內(nèi)。其中，PBS 23包括第一平面231、第二平面232和第三平面233 ;第一平面231與激光傳播方向垂直，第二平面231與第一平面231具有135°夾角；第三平面233與第二平面232平行；所述第一平面231的高度小于激光光斑的高度，其上設(shè)有一半波片24。半導(dǎo)體激光器10發(fā)射的激光經(jīng)柱透鏡21準(zhǔn)直之后，入射到該P(yáng)BS 23時(shí)，一部分光直接由第二平面232反射輸出，并經(jīng)凸透鏡22耦合到光纖30的矩形結(jié)構(gòu)纖芯31內(nèi)，另一部分光經(jīng)半波片24后偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，直接透射過第一平面231，入射到第三平面233，由于偏轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)了 90°，該部分光將直接透射過第三平面233，僅有直接被第二平面232反射的光耦合到光纖30內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)方向上光斑的壓縮。優(yōu)選的，PBS 23的第一平面231和半波片24的高度為激光光斑高度的一半，則當(dāng)半導(dǎo)體激光器10發(fā)光端面尺寸為200 X 10 μ m2時(shí)，，可將該光斑尺寸壓縮至100 X 10 μ m2，之后再經(jīng)凸透鏡22耦合到光纖30的矩形結(jié)構(gòu)纖芯31內(nèi)，此時(shí)光纖30的纖芯31尺寸只需要100X 10 μ m2即可。與傳統(tǒng)的圓形纖芯光纖相比，其功率密度提高了(3.14X 1002/4)/ (100X 10)=7.85倍。
[0019]本實(shí)用新型采用的矩形結(jié)構(gòu)纖芯的光纖克服了傳統(tǒng)光纖用來耦合半導(dǎo)體激光器出光的種種不足，獲得了比較理想的耦合效率，并且一定程度上擴(kuò)展了半導(dǎo)體激光器在醫(yī)學(xué)、探測(cè)學(xué)等各方面的應(yīng)用。
[0020]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本實(shí)用新型做出的各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種拉曼泵浦源組件，包括依光路設(shè)置的半導(dǎo)體激光器、耦合結(jié)構(gòu)和光纖，其特征在于:所述光纖的纖芯橫截面為矩形結(jié)構(gòu)；所述半導(dǎo)體激光器發(fā)送的激光經(jīng)耦合結(jié)構(gòu)耦合到光纖矩形結(jié)構(gòu)的纖芯內(nèi)，并經(jīng)該光纖另一端輸出進(jìn)行拉曼泵浦。
2.如權(quán)利要求1所述拉曼泵浦源組件，其特征在于:所述耦合結(jié)構(gòu)包括依光路設(shè)置的柱透鏡和凸透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述拉曼泵浦源組件，其特征在于:所述耦合結(jié)構(gòu)包括依光路設(shè)置的柱透鏡、PBS和凸透鏡；所述PBS包括第一平面和第二平面；第一平面與激光傳播方向垂直，第二平面與第一平面具有135°夾角；所述第一平面的高度小于激光光斑的高度，其上設(shè)有一半波片；所述激光經(jīng)柱透鏡準(zhǔn)直之后，入射到該P(yáng)BS時(shí)，一部分光直接由第二平面反射輸出，并經(jīng)凸透鏡耦合到所述光纖的矩形結(jié)構(gòu)纖芯內(nèi)，另一部分光經(jīng)半波片后偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90°，直接透射過第一平面，進(jìn)而直接透射過該P(yáng)BS。
4.如權(quán)利要求3所述拉曼泵浦源組件，其特征在于:所述第一平面和半波片的高度為激光光斑高度的一半。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述拉曼泵浦源組件，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光器發(fā)光端面為矩形結(jié)構(gòu)，其發(fā)射的激光為多橫模激光。
6.如權(quán)利要求5所述拉曼泵浦源組件,其特征在于:多橫模激光為一個(gè)方向單橫模一個(gè)方向多橫模。
【文檔編號(hào)】H01S3/0941GK203690699SQ201420052683
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】吳礪, 張猛, 李俊梅, 林志強(qiáng), 劉鴻飛 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司