一種低脈沖功率激光泵浦的氣體介質(zhì)拉曼激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型激光器，具體說是一種低脈沖功率激光泵浦的氣體介質(zhì)拉曼激光器，它利用了某些介質(zhì)的受激布里淵增益系數(shù)很高(8GW/cm)，因此可以非常有效地利用受激布里淵散射(SBS)將峰值功率不是很高的脈沖激光的脈寬壓窄，從而提高激光的脈沖峰值功率，并最終實(shí)現(xiàn)受激拉曼轉(zhuǎn)化。
技術(shù)背景
[0002]目前利用某些介質(zhì)中受激拉曼散射(SRS)是一種高效的激光波長轉(zhuǎn)換手段。雖然固體拉曼介質(zhì)的增益非常高，但是其損傷閾值相對較低，特別是熱損傷閾值很低。高能激光的固體受激拉曼經(jīng)常會造成固體的熱炸裂。因此氣體拉曼介質(zhì)是高能激光受激拉曼的最佳選擇。然而氣體的拉曼增益系數(shù)比較小(氣體介質(zhì)中氫氣的增益系數(shù)最大，當(dāng)以1064nm激光為泵浦光時，40大氣壓的氫氣的增益系數(shù)大約為lGW/cm)，實(shí)現(xiàn)氣體受激拉曼散射的閾值達(dá)到了 GW級別，這樣就對受激拉曼散射泵浦激光峰值功率提出了苛刻的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實(shí)用性是能夠?qū)⒈闷旨す獾拿}沖壓縮，提高其脈沖峰值功率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體受激拉曼散射波長轉(zhuǎn)換。例如IMW的脈沖1064nm激光還無法實(shí)現(xiàn)氣體介質(zhì)的單程池受激拉曼轉(zhuǎn)化，但是對于很多氟碳液體介質(zhì)，這樣的脈沖激光已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高的受激布里淵轉(zhuǎn)化率了。而后向的受激布里淵散射有著非常明顯壓窄脈寬的作用，所以我們可以對這些長脈沖的高能激光先進(jìn)行受激布里淵散射脈寬壓縮以提高其峰值脈沖功率，然后再實(shí)現(xiàn)氣體受激拉曼散射波長轉(zhuǎn)換。該發(fā)明的特點(diǎn)是改變泵浦激光脈沖質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)受激拉曼散射波長轉(zhuǎn)換，是首次將布里淵壓縮脈寬方法應(yīng)用到氣體受激拉曼波長轉(zhuǎn)換中的一種新型拉曼激光器。
[0004]本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:
[0005]針對低功率脈沖激光波長轉(zhuǎn)換困難的問題，采用后向受激布里淵散射壓縮脈沖激光脈寬以實(shí)現(xiàn)受激拉曼散射轉(zhuǎn)換的裝置發(fā)明。該發(fā)明是包括器件有脈沖激光器、偏振分光片、λ/4波片、雙凸透鏡、SBS液體池、光束截止器、平面反射鏡、平凸透鏡、SRS氣體池，(以下利用激光的傳播好描述其特征)沿著脈沖激光器的出射光束方向依次放置偏振分光片、入/4波片、雙凸透鏡、SBS液體池、光束截止器,激光經(jīng)過偏振分光片后剩下P偏振光，P偏振光經(jīng)過λ /4波片后變成圓偏振光，圓偏振光透過雙凸透鏡、SBS液體池一部分進(jìn)入光束截止器，另一部分圓偏振光在SBS液體池中經(jīng)過雙凸透鏡按原路返回透過λ /4波片變成S偏振光，S光被偏振分光片垂直反射到平面反射鏡再經(jīng)過九十度反射依次穿過平凸透鏡和SRS氣體池。SBS液體池池身為玻璃材質(zhì)，兩端焊接玻璃窗口片，中間可選擇填充可以產(chǎn)生SBS的一類液體(例如:多氟碳化合物系列)。
[0006]SRS氣體池中可選擇填充有能實(shí)現(xiàn)SRS轉(zhuǎn)換的一類高壓氣體(例如:氫氣、氧氣、甲燒等)。
[0007]脈沖激光器、偏振分光片、λ /4波片、雙凸透鏡、SBS液體池的放置按照脈沖激光器的激光出射光軸放置。
[0008]偏振分光片放置角度使入射光和反射光呈九十度夾角。
[0009]平面反射鏡放置角度使入射光和反射光呈九十度夾角。
[0010]平面反射鏡、平凸透鏡、SRS氣體池沿著激光光軸依次放置。
[0011]SBS液體池和SRS氣體池前端窗口分別放置雙凸透鏡和平凸透鏡。
[0012]偏振分光片、λ/4波片、雙凸透鏡、SBS液體池的窗口片、平面反射鏡、平凸透鏡、SRS氣體池的窗口片所鍍的膜要與激光器的波長一致。另外受激拉曼散射(SRS)氣體池(9)的出射窗口要鍍與激光器(I)的波長一致的拉曼激光高透膜。
[0013]拉曼池窗口片為雙波長增透。
[0014]本發(fā)明原理是:先利用后向SBS產(chǎn)生壓縮的脈沖激光，再用這個激光來實(shí)現(xiàn)SRS波長轉(zhuǎn)換。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:有些低脈沖功率激光直接用來SRS波長轉(zhuǎn)換是達(dá)不到閾值而不能實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換的，經(jīng)過后向SBS產(chǎn)生壓縮的脈沖激光后提高了激光的脈沖功率可以達(dá)到SRS的閾值功率以上，再用該激光做SRS轉(zhuǎn)換的泵浦光。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):該發(fā)明可以對多種低功率脈沖激光進(jìn)行脈寬壓縮，克服了因?yàn)榧す饷}沖的峰值功率達(dá)不到受激拉曼所需要的閾值而無法實(shí)現(xiàn)受激拉曼。由于該發(fā)明采用了后向受激布里淵壓縮脈寬的設(shè)計，可以壓窄激光脈寬，提高峰值功率而最終實(shí)現(xiàn)拉曼激光的輸出。λ/4波片和偏振分光片的配合使用其可以起到對前向光和后向光分離作用。該發(fā)明中使用了一個雙凸透鏡和一個平凸透鏡目的是為了使其能量匯聚以達(dá)到受激散射所需要的功率密度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的示意圖，其中設(shè)計的設(shè)備，光學(xué)器件及其光路圖如圖所示，
[0018]其中包括:I脈沖激光器，2偏振分光片,3 λ /4波片,4雙凸透鏡,5SBS液體池,6光束截止器，7平面反射鏡，8平凸透鏡，9SRS氣體池。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]如說明附圖所示，先固定好激光器1，根據(jù)激光的出射方向和光路再固定偏振分光片2的位置使P光透射，依次固定λ /4波片3和雙凸透鏡4和SBS液體池5幾何軸心，雙凸透鏡4固定的位置要保證聚焦點(diǎn)在SBS液體池5中心，SBS液體池5中事先要填充有可以實(shí)現(xiàn)在SBS的液體，池中產(chǎn)生的后向SBS會與入射光反方向傳播再經(jīng)過雙凸透鏡4和λ /4波片3又變回平行光，P光兩次經(jīng)過λ /4波片2后變成S偏振光。S偏振光會被偏振分光片2垂直反射如圖所示在正下方固定一個使激光做九十度反射的平面鏡反射鏡7，九十度反射后激光依次穿過平凸透鏡8和SRS氣體池9的幾何軸心，平凸透鏡8的聚焦要確保在SRS氣體池9的中心，從SRS氣體池9出射的激光便是一級斯托克斯激光。
[0021]應(yīng)用實(shí)例，
[0022]在SBS液體池5中加入對1064nm泵浦光高透的氟碳化合物(FC-75)，泵浦激光經(jīng)過后SBS液體池5的脈寬壓縮使得激光功率翻倍，使用壓縮脈寬后激光注入充入純H2的SRS氣體池9，即將1064nm激光轉(zhuǎn)換為1900nm的激光。
【主權(quán)項】
1.低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，包括脈沖激光器(I)、偏振分光片(2)、入/4波片(3)、雙凸透鏡(4)、受激布里淵散射(SBS)液體池(5)、光束截止器(6)、平面反射鏡(7 )、平凸透鏡(8 )、受激拉曼散射(SRS )氣體池(9 )， 其特征在于:沿著脈沖激光器(I)的出射光束方向依次放置偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、雙凸透鏡(4)、SBS液體池(5)、光束截止器(6)； 激光經(jīng)過偏振分光片(2)后剩下P偏振光，P偏振光經(jīng)過λ/4波片(3)后變成圓偏振光，圓偏振光透過雙凸透鏡(4)、SBS液體池(5) —部分進(jìn)入光束截止器(6),另一部分圓偏振光在SBS液體池(5)中按原路經(jīng)過雙凸透鏡(4)返回透過λ /4波片(3)變成S偏振光，S光被偏振分光片(2)垂直反射到平面反射鏡(7)反射到穿過依次放置的平凸透鏡(8)和SRS (9)氣體池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:SBS液體池(5)池身為玻璃材質(zhì)，兩端焊接玻璃窗口片，中間可選擇填充能夠產(chǎn)生SBS的一類液體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:SRS氣體池(9)池身為鋼質(zhì)，池兩端帶有導(dǎo)氣法蘭和安裝窗口的法蘭，SRS氣體池(9)中可選擇填充有能實(shí)現(xiàn)SRS轉(zhuǎn)換的一類高壓氣體。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:所述能夠產(chǎn)生SBS的一類液體是指全氟碳化合物，所述能實(shí)現(xiàn)SRS轉(zhuǎn)換的一類高壓氣體是指氫氣、氧氣或甲燒。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:脈沖激光器(I)、偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、雙凸透鏡(4)、SBS液體池(5)的放置按照脈沖激光器(I)的激光出射光軸放置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:偏振分光片(2)放置角度使入射光和反射光呈九十度夾角。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:平面反射鏡(7 )放置角度使入射光和反射光呈九十度夾角。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:平面反射鏡(7 )、平凸透鏡(8 )、SRS氣體池(9 )沿著激光光軸依次放置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述低脈沖功率激光泵浦氣體介質(zhì)拉曼激光器，其特征在于:偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、雙凸透鏡(4)、SBS液體池(5)的窗口片、平面反射鏡(7)、平凸透鏡(8)和SRS氣體池(9)的入射窗口片所鍍的泵浦激光增透膜要與激光器(I)的波長一致，另外受激拉曼散射(SRS)氣體池(9)的出射窗口要鍍與激光器(I)的波長一致的拉曼激光高透膜。
【專利摘要】一種低脈沖功率激光泵浦的氣體介質(zhì)拉曼激光器，該裝置是沿著脈沖激光器的出射光束方向依次放置偏振分光片、λ/4波片、雙凸透鏡、SBS液體池、光束截止器；激光經(jīng)過偏振分光片后剩下P偏振光，經(jīng)過λ/4波片后變成圓偏振光，再透過雙凸透鏡、SBS液體池一部分進(jìn)入光束截止器，另一部分圓偏振光在SBS液體池中按原路返回透過λ/4波片變成S偏振光，S光被偏振分光片垂直反射到平面反射鏡反射到穿過依次放置的平凸透鏡和SRS氣體池。利用后向受激布里淵散射將脈沖激光的脈寬進(jìn)行壓縮，以實(shí)現(xiàn)脈沖激光峰值功率的提升，再利用壓縮后的脈沖激光作為泵浦光來實(shí)現(xiàn)受激拉曼散射波長轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】H01S3/30
【公開號】CN104953463
【申請?zhí)枴緾N201410120183
【發(fā)明人】郭敬為, 蔡向龍, 劉金波, 周燦華, 金玉奇
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月27日