一種縮束多光程拉曼激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種縮束多光程拉曼激光器。本發(fā)明提供的一種 新型的外腔拉曼激光器，主要是利用泉浦光注入到受激拉曼諧振腔W實現(xiàn)對泉浦激光的高 效轉(zhuǎn)換。與其他方法的不同的是該設(shè)計腔外泉浦激光環(huán)狀光斑注入，腔內(nèi)多次縮束和聚焦 W實現(xiàn)降低受激拉曼低闊值和實現(xiàn)低泉浦功率條件下實現(xiàn)更高的拉曼轉(zhuǎn)換效率。 技術(shù)背景
[0002] 激光是一種特殊光源，具有很好的單色性，但是目前的激光器并不能產(chǎn)生所有的 波長，為了 一些特殊的波長要求，就需要對目前現(xiàn)有的激光波長加 W轉(zhuǎn)換，來產(chǎn)生需要的波 長。激光波長轉(zhuǎn)換的方法有倍頻、受激拉曼、光學(xué)參量振蕩等。其中倍頻是向短波長轉(zhuǎn)化， 受激拉曼和光學(xué)參量是向長波長轉(zhuǎn)化。光學(xué)參量振蕩在轉(zhuǎn)化率和光束質(zhì)量等方面都要明顯 比受激拉曼差很多。目前對單光程，多光程和腔內(nèi)拉曼激光器做了相應(yīng)的研究。1.單光程 設(shè)計由于對泉浦光的損耗較小，所W采用長聚焦時拉曼的效率轉(zhuǎn)換可W達(dá)到80%左右，但 是其缺點就是拉曼闊值比較高，不適合應(yīng)用于低功率的泉浦激光。2.腔內(nèi)拉曼雖然可W非 常有效地降低闊值，提高受激拉曼的轉(zhuǎn)化率，但需要對激光器的光學(xué)諧振腔有非常大的修 改。所W并不是所有激光器都適合腔內(nèi)拉曼：例如光纖激光器和納砂級別W下脈沖激光器 等。3.化rriot多光程受激拉曼可W有效的降低對泉浦激光的闊值0. 178麗（在1064皿泉 浦，3. 9MPa的&作為拉曼介質(zhì)），而且可W達(dá)到可觀的轉(zhuǎn)換效率，但是化rriot多光程的設(shè) 計復(fù)雜、調(diào)節(jié)困難、對實驗裝置的機械振動很敏感（與激光的光程次數(shù)呈正相關(guān)的關(guān)系）等 等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 針對W上技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種縮束多光程拉曼激光器，采用泉浦激光腔 外注入式用來減小泉浦光的損耗。利用負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔的多次振蕩和聚焦延長了受激拉 曼的有效作用長度用來達(dá)到降低闊值提高轉(zhuǎn)換效率的目的。在負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔中，光束 不斷的被壓縮，其拉曼轉(zhuǎn)換效率會大幅提升。
[0004] 光束壓縮能促進(jìn)受激拉曼增益的原理，可W參考穩(wěn)態(tài)受激拉曼散射過程，受激拉 曼光小信號放大滿足：
[0005] Is(Z) = Is(O) exp (gIpZ)
[000引其中；L(Z)為放大后的拉曼激光強，L(O)為拉曼種子激光強，g為穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)， Ip為泉浦光強，Z浦光作用長度。
[0007] 光束的壓縮的相當(dāng)于Ip增大和有效作用長度Z增長。因此利用負(fù)支共焦非穩(wěn)定 腔的光束壓縮特性在受激拉曼波長轉(zhuǎn)換中是有效的方法。
[0008] 為了實現(xiàn)泉浦光腔外注入式腔內(nèi)受激拉曼，本發(fā)明使用現(xiàn)有的激光作為泉浦光 源，經(jīng)過棱鏡后將泉浦光的圓形實必光斑變換為環(huán)狀空必光斑。在負(fù)支共焦非穩(wěn)腔中安放 刮刀鏡，其用途是將激光導(dǎo)入到負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔中。在負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔內(nèi)，對環(huán)狀光斑 來回振蕩，振蕩的過程中光斑的半徑不斷的被縮小和多次聚焦，該種設(shè)計有利于增加拉曼 轉(zhuǎn)換的有效長度，能實現(xiàn)提高受激拉曼轉(zhuǎn)換效率的目的。本發(fā)明中腔鏡一和腔鏡二組成的 負(fù)支共焦非穩(wěn)腔中只有被轉(zhuǎn)換的拉曼激光才會被鏡一禪合輸出，該種設(shè)計的可W實現(xiàn)對泉 浦激光的最大化利用。
[0009] 本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下：
[0010] 本發(fā)明提供的一種縮束多光程拉曼激光器包括泉浦激光器、棱鏡、刮刀鏡、腔鏡 一、拉曼池、腔鏡二；腔鏡二、拉曼池、刮刀鏡和腔鏡一同軸放置構(gòu)成負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔；拉 曼池和腔鏡一間設(shè)有刮刀鏡，刮刀鏡的鏡面與負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔光軸呈45°放置；負(fù)支共 焦非穩(wěn)定腔外部，刮刀鏡的一側(cè)向外依次放置有棱鏡和泉浦激光器；棱鏡和泉浦激光器的 光軸與非穩(wěn)腔的光軸垂直。
[0011] 腔鏡一與腔鏡二相對設(shè)置，采用共焦位置擺放；腔鏡一的曲率半徑大于腔鏡二的 曲率半徑，腔鏡一為凹凸鏡，兩面曲率半徑相同，凹面錐泉浦光高反和拉曼光輸出禪合膜， 其拉曼輸出禪合率在50-80%，凸面錐拉曼光增透膜；腔鏡二為平凹鏡，其凹面錐泉浦光和 拉曼光高反膜；腔鏡一和腔鏡二組成光腔的放大率為M1，要求Ml > M2 ;M1的最佳取值范圍 為1. 4-2, M2的最佳取值范圍為1. 2-1. 5。。
[0012] 氣體拉曼池為長條管狀結(jié)構(gòu)，氣體拉曼池的長度方向的中必位置處于負(fù)支共焦非 穩(wěn)定腔的焦點處。
[0013] 棱鏡形狀為雙錐體（形如梭子狀），上下兩個頂點構(gòu)成了其光軸，在使用 時其光軸要與泉浦激光器發(fā)出的激光共軸；棱鏡表面錐增透膜，棱鏡的頂角為2,邊 長為1，對于半徑為r的光斑，經(jīng)過棱鏡后產(chǎn)生的環(huán)形光斑的內(nèi)外半徑之比（M2)為
''其中'=a;rcsin(cos/n)，n是棱鏡的折射率（如圖4所 示）。
[0014] 刮刀鏡為一個中間開有楠圓孔的圓形高反鏡片，其圓必的位置要在腔鏡二和腔鏡 一構(gòu)成負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔光軸和棱鏡的光軸的交叉點處；刮刀鏡鏡面要與負(fù)支共焦非穩(wěn)腔 的光軸呈45° ;刮刀鏡距離焦點的距離小于腔鏡二距離焦點的距離；刮刀鏡錐泉浦光高反 膜，中必楠圓孔的45°投影是半徑為I
的圓。
[0015] 本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備和光學(xué)器件按照W上結(jié)構(gòu)安放，總體的結(jié)構(gòu)是；兩個光軸和一 個交叉點。兩個光軸分別為；泉浦激光器輸出的激光和棱鏡共同的光軸命名為光軸-1，另 外一個光軸是腔鏡一，拉曼池，刮刀鏡，腔鏡二共同組成了負(fù)支共焦非穩(wěn)腔其光軸命名為光 軸-2,光軸-1和光軸-2垂直，其交叉點在刮刀鏡的鏡面中必，另外刮刀鏡與光軸-1和光 軸-2的夾角都為45。。
【附圖說明】
[0016] (1)圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的器件名稱如下；1 ;激光器，2:棱鏡，3:刮 刀鏡，4:腔鏡一，5:拉曼池，6:腔鏡二。
[0017] 激光器1發(fā)出的泉浦激光被棱鏡2擴束，擴束后的泉浦激光經(jīng)過刮刀鏡3的45° 反射后注入到腔鏡4,拉曼池5,腔鏡6組成的負(fù)支共焦非穩(wěn)定腔。
[001引 （2)圖2為刮刀鏡的外形和表面錐膜區(qū)域示意圖。
[0019] (3)圖3為本發(fā)明