一種帶種子光的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(wěn)腔拉曼激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼激光器由泵浦光和放置在拉曼光光腔內(nèi)的拉曼增益介質(zhì)互相作用來(lái)產(chǎn)生拉曼波長(zhǎng)激光，這是一種非線性光學(xué)技術(shù)，通過(guò)各種拉曼活性介質(zhì)的選取，可以用某一波長(zhǎng)激光為泵浦源實(shí)現(xiàn)多種更長(zhǎng)波段激光的輸出。
[0003]目前固體介質(zhì)拉曼激光器已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，通常具有泵浦光光腔來(lái)產(chǎn)生泵浦光，泵浦光作用于拉曼增益介質(zhì)上，產(chǎn)生的拉曼波長(zhǎng)光在拉曼光光腔內(nèi)起振而產(chǎn)生拉曼激光輸出。常見(jiàn)的拉曼激光器具有普通光學(xué)元件光路和光纖光路等形式。
[0004]雖然固體拉曼介質(zhì)具有相對(duì)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(zhì)。此外如果需要的拉曼頻移比較大時(shí)，也只能選擇氣體拉曼介質(zhì)。因?yàn)闅怏w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(shí)現(xiàn)受激拉曼。
[0005]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(zhì)量的方法，但是它在拉曼激光器上的應(yīng)用還比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了降低拉曼激光的出光閾值，提高光光效率，本發(fā)明提供一種帶種子光的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種帶種子光的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器，它包含有具有部分重合光路的兩個(gè)共焦非穩(wěn)腔，兩者的焦點(diǎn)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(zhǎng)分束鏡)來(lái)實(shí)現(xiàn)泵浦光和拉曼光的各自獨(dú)立工作。泵浦光的焦點(diǎn)位于拉曼池內(nèi)部，可以有效地產(chǎn)生拉曼光，并形成拉曼激光振蕩。拉曼光激光最終通過(guò)具有部分反射率的輸出耦合鏡來(lái)輸出。
[0008]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(zhì)量，激光器具有種子光輸入系統(tǒng)，它通過(guò)設(shè)置在拉曼光光路中的一個(gè)刮刀鏡(空心45°耦合鏡)來(lái)將拉曼波長(zhǎng)種子光按照倒向波模式輸入拉曼光腔。
[0009]共焦非穩(wěn)腔具有放大率M，對(duì)于腔內(nèi)向相反方向行走的兩種可能的平行光光束，其結(jié)果并不相同，一種情況是光束直徑每次振蕩擴(kuò)大M倍，另一種是每次縮小M倍；振蕩時(shí)，平行光束和聚焦光束交替循環(huán)出現(xiàn)。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以利用光闌來(lái)限制腔內(nèi)振蕩模式，壓制光束擴(kuò)大的非穩(wěn)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(gè)環(huán)形的平行光拉曼波長(zhǎng)λ 2種子光送入光腔光路，誘發(fā)拉曼光光腔內(nèi)入2激光按照種子光的振蕩模式來(lái)振蕩，同時(shí)降低振蕩閾值，提高拉曼激光器輸出功率(也就是提高轉(zhuǎn)化率)。
[0010]一種帶種子光的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器，包括長(zhǎng)焦凹面鏡一、長(zhǎng)焦凹面鏡二、短焦凹面鏡和二向色鏡，通過(guò)二向色鏡的透射和反射兩種作用，長(zhǎng)焦凹面鏡一和長(zhǎng)焦凹面鏡二都與短焦凹面鏡形成共焦非穩(wěn)腔，并在二向色鏡與短焦凹面鏡之間光路重合；
[0011 ] 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；
[0012]在二向色鏡遠(yuǎn)離短焦凹面鏡一側(cè)的透射光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦凹面鏡二或長(zhǎng)焦凹面鏡一；相應(yīng)的，在二向色鏡靠近短焦凹面鏡一側(cè)的反射光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦凹面鏡一或長(zhǎng)焦凹面鏡二 ；
[0013]于長(zhǎng)焦凹面鏡一與二向色鏡間的光路上設(shè)置有泵浦光增益介質(zhì)；
[0014]短焦凹面鏡與二向色鏡之間設(shè)有拉曼池，拉曼池的兩個(gè)光學(xué)窗口分別面向二向色鏡和短焦凹面鏡；
[0015]所述二向色鏡與拉曼池之間設(shè)有刮刀鏡，刮刀鏡的一側(cè)設(shè)有種子光輸入鏡。
[0016]所述二向色鏡對(duì)由泵浦光增益介質(zhì)產(chǎn)生的光高透，對(duì)經(jīng)拉曼池產(chǎn)生的光高反；所述短焦凹面鏡和長(zhǎng)焦凹面鏡一分別放置二向色鏡二側(cè)，短焦凹面鏡與長(zhǎng)焦凹面鏡一同軸設(shè)置。
[0017]或者，所述二向色鏡對(duì)由泵浦光增益介質(zhì)產(chǎn)生的光高反，對(duì)經(jīng)拉曼池產(chǎn)生的光高透；所述短焦凹面鏡和長(zhǎng)焦凹面鏡二分別放置二向色鏡二側(cè)，短焦凹面鏡與長(zhǎng)焦凹面鏡二同軸設(shè)置。
[0018]所述長(zhǎng)焦凹面鏡一、長(zhǎng)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。
[0019]所述泵浦光增益介質(zhì)置于一具有對(duì)泵浦波長(zhǎng)與拉曼波長(zhǎng)透明的窗口容器內(nèi)。
[0020]平行于長(zhǎng)焦凹面鏡一軸線照向長(zhǎng)焦凹面鏡一的光經(jīng)其反射后，穿過(guò)二向色鏡或經(jīng)二向色鏡反射后，匯聚于第一焦點(diǎn)；平行于長(zhǎng)焦凹面鏡二軸線照向長(zhǎng)焦凹面鏡二的光經(jīng)其反射后的，經(jīng)二向色鏡反射或穿過(guò)二向色鏡反射后，匯聚于第二焦點(diǎn)；第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)重合，并位于拉曼池內(nèi)；短焦凹面鏡的焦點(diǎn)與第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)重合；所述短焦凹面鏡對(duì)由泵浦光增益介質(zhì)直接產(chǎn)生的光全反，對(duì)由拉曼池產(chǎn)生的光透過(guò)率在40-50%之間。
[0021]二向色鏡對(duì)于[泵浦光增益介質(zhì)]和拉曼池的工作波長(zhǎng)呈現(xiàn)相反的透射率，即一個(gè)波長(zhǎng)高透射率，另一個(gè)波長(zhǎng)高反射率。
[0022]所述二向色鏡與拉曼池之間設(shè)有刮刀鏡，刮刀鏡的一側(cè)設(shè)有種子光輸入鏡；光線經(jīng)種子光輸入鏡照射到刮刀鏡靠近二向色鏡的一側(cè)后透過(guò)二向色鏡或經(jīng)二向色鏡反射后，平行于長(zhǎng)焦凹面鏡二的軸線照向長(zhǎng)焦凹面鏡二。
[0023]所述短焦凹面鏡的軸線與刮刀鏡中心孔軸線重合，刮刀鏡中心孔直徑不大于長(zhǎng)焦凹面鏡二的直徑。
[0024]所述種子光輸入鏡對(duì)與泵浦光增益介質(zhì)產(chǎn)生的相同頻率的光高反，對(duì)與經(jīng)拉曼池產(chǎn)生的相同頻率的光高透。
[0025]所述拉曼池中放置有甲烷、乙烷，乙烯，氫氣、氧氣，氮?dú)?，二氧化碳中的一種或幾種的混合物。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了種子光注入和泵浦光駐波直接軸向泵浦拉曼介質(zhì)，降低了拉曼激光器出光閾值，提高了拉曼激光器輸出功率。
[0027]本發(fā)明公開(kāi)了一種帶種子光輸入的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器，包括共用短焦反射鏡側(cè)部分光路的共焦非穩(wěn)腔一和二，對(duì)應(yīng)分別產(chǎn)生泵浦波長(zhǎng)X1和拉曼波長(zhǎng)λ 2振蕩，采用二向色鏡實(shí)現(xiàn)兩個(gè)泵浦光和拉曼光在各自的光腔內(nèi)諧振，兩個(gè)光腔具有公共焦點(diǎn)，拉曼池放置在公共焦點(diǎn)，充分接受波長(zhǎng)為泵浦光來(lái)產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ 2的拉曼光；同時(shí)利用共焦非穩(wěn)腔工作特點(diǎn)，使用刮刀鏡向拉曼光對(duì)應(yīng)的共焦非穩(wěn)腔二內(nèi)送入種子光，實(shí)現(xiàn)更低受激拉曼閾值和更高的拉曼激光輸出。
【附圖說(shuō)明】
:
[0028]圖1為拉曼激光器光路圖之一，其中:1_長(zhǎng)焦凹面鏡一，2-泵浦光增益介質(zhì)，3-二向色鏡，4-刮刀鏡，5-拉曼池，6-短焦凹面鏡，7-長(zhǎng)焦凹面鏡二，8-種子光輸入鏡；
[0029]圖2為拉曼激光器光路圖之二，其中:1_長(zhǎng)焦凹面鏡一，2-泵浦光增益介質(zhì)，3-二向色鏡，4-刮刀鏡，5-拉曼池，6-短焦凹面鏡，7-長(zhǎng)焦凹面鏡二，8-種子光輸入鏡。
【具體實(shí)施方式】
:
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例一
[0032]如圖1所示:
[0033]一種帶種子光的共焦非穩(wěn)腔拉曼激光器，包括長(zhǎng)焦凹面鏡一 1、長(zhǎng)焦凹面鏡二 7、短焦凹面鏡6和二向色鏡3，其特征在于:
[0034]通過(guò)二向色鏡3的透射和反射兩種作用，長(zhǎng)焦凹面鏡一 I和長(zhǎng)焦凹面鏡二 7都與短焦凹面鏡6形成共焦非穩(wěn)腔，并在二向色鏡3與短焦凹面鏡6之間光路重合；
[0035]在短焦凹面鏡6的軸線所在的直線主光路上依次擺放二向色鏡3、刮刀鏡4、拉曼池5和短焦凹面鏡6 ；
[0036]在二向色鏡3遠(yuǎn)離短焦凹面鏡6 —側(cè)的透射光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦凹面鏡二 7或長(zhǎng)焦凹面鏡一I ;相應(yīng)的，在二向色鏡3靠近短焦凹面鏡6 —側(cè)的反射光路上設(shè)置有長(zhǎng)焦凹面鏡一I或長(zhǎng)焦凹面鏡二 7 ；
[0037]于長(zhǎng)焦凹面鏡一 I與二向色鏡3間的光路上設(shè)置有泵浦光增益介質(zhì)2 ；
[0038]短焦凹面鏡6與二向色鏡之間設(shè)有拉曼池，拉曼池的兩個(gè)光學(xué)窗口分別面向二向色鏡和短焦凹面鏡6 ；
[0039]所述二向色鏡與拉曼池之間設(shè)有刮刀鏡，刮刀鏡4的一側(cè)設(shè)有種子光輸入鏡8。
[0040]優(yōu)選的，定義短焦凹面鏡6光