本發(fā)明專利技術(shù)是一種基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器，通過(guò)分光系統(tǒng)，泵浦激光器輸出的線偏振泵浦光調(diào)諧至適當(dāng)能量，作為第一束線偏振泵浦光，導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光；混合光經(jīng)二向色鏡分離出剩余的第一束泵浦光，線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播，再經(jīng)一個(gè)λ/4波片轉(zhuǎn)換為圓偏振振動(dòng)拉曼光，并作為第二束圓偏振泵浦光，導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；最后該光通過(guò)分光棱鏡組分光得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。本發(fā)明專利技術(shù)獲得頻移范圍更大中紅外波長(zhǎng)。本發(fā)明專利技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及拉曼激光器，特別是一種基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著激光在交通、測(cè)量、醫(yī)療、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域不斷地發(fā)展，開(kāi)發(fā)特殊的激光波長(zhǎng)已經(jīng)越來(lái)越引起人們的興趣。這些特殊的激光波長(zhǎng)可以通過(guò)新的激光工作物質(zhì)產(chǎn)生，也可以通過(guò)氣體或晶體材料等非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生。在非線性光學(xué)領(lǐng)域，受激拉曼散射能夠用來(lái)對(duì)激光發(fā)射波長(zhǎng)做特定頻率轉(zhuǎn)換(取決于拉曼介質(zhì)的拉曼振/轉(zhuǎn)動(dòng)模頻率)，達(dá)到特定的激光波長(zhǎng)輸出。因此，受激拉曼散射技術(shù)是實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)變換的重要技術(shù)手段之一。依據(jù)拉曼介質(zhì)的物質(zhì)形態(tài)不同，拉曼介質(zhì)通常可分為固體、液體和氣體。固體拉曼介質(zhì)一般體積小，拉曼介質(zhì)濃度高，故其拉曼增益和轉(zhuǎn)化率高。當(dāng)前已研制出多種固體拉曼介質(zhì)，應(yīng)用十分廣泛，但固體拉曼介質(zhì)損傷閾值低，不易實(shí)現(xiàn)高能量激光輸出。液體拉曼介質(zhì)則由于液體介質(zhì)的揮發(fā)性，毒性或不穩(wěn)定性等缺陷，應(yīng)用范圍受到很大限制。相對(duì)而言，氣體拉曼介質(zhì)濃度較低，增益較小，但具有較好的熱管理性、較高的損傷閾值(更可能實(shí)現(xiàn)大能量拉曼激光輸出)、高拉曼振動(dòng)模和窄拉曼線寬等優(yōu)點(diǎn)，因此也得到了廣泛深入的研究。常用的氣體拉曼介質(zhì)有H2，CH4，O2和N2等。目前，人們采用氣體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)激光受激拉曼轉(zhuǎn)換主要基于氣體分子振動(dòng)能差(V)產(chǎn)生其振動(dòng)拉曼光，或者基于氣體分子轉(zhuǎn)動(dòng)能差(R)產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。然而常用的激光波長(zhǎng)多數(shù)無(wú)法通過(guò)某種氣體單一的振動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)能差實(shí)現(xiàn)受激拉曼變頻得到人們非常感興趣的波長(zhǎng)，特別是中紅外波長(zhǎng)。這些中紅外波長(zhǎng)尤其在醫(yī)療和國(guó)防等領(lǐng)域需求較為突出。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決上述
技術(shù)介紹
中存在的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種結(jié)構(gòu)比較新穎的受激拉曼方式，即提供了一種基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下：一種基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器，主要包括一臺(tái)泵浦激光器，一套分光系統(tǒng)，第一個(gè)拉曼池，第二個(gè)拉曼池，一個(gè)二向色鏡、一個(gè)λ/4波片和一組分光棱鏡，其特征在于：泵浦激光器輸出的線偏振泵浦光通過(guò)分光系統(tǒng)調(diào)諧能量后，輸出第一束線偏振泵浦光；第一束線偏振泵浦光導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光；混合光經(jīng)過(guò)二向色鏡分離出剩余的線偏振泵浦光，前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播，再經(jīng)過(guò)一個(gè)λ/4波片轉(zhuǎn)換為圓偏振振動(dòng)拉曼光，圓偏振振動(dòng)拉曼光作為第二束圓偏振泵浦光，第二束圓偏振泵浦光再導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；最后該混合光通過(guò)分光棱鏡組分光得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。其中，從分光系統(tǒng)輸出的第一束線偏振泵浦光依次通過(guò)第一高反鏡、第二高反鏡和第一聚焦透鏡聚焦導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池，隨之產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光，該混合光依次經(jīng)過(guò)第二聚焦透鏡和二向色鏡后，剩余的泵浦光P從垂直光傳播方向分離導(dǎo)入BeamDump消散；而線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播經(jīng)過(guò)λ/4波片，轉(zhuǎn)換為圓偏振振動(dòng)拉曼光，作為第二束圓偏振泵浦光，通過(guò)第三聚焦透鏡聚焦導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池，隨之產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；最后，混合光先后通過(guò)第四聚焦透鏡準(zhǔn)直和分光棱鏡組，把剩余的第二束泵浦光和圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光分開(kāi)，從而得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。其中，所述的分光棱鏡組是由沿光路上依次設(shè)置的二個(gè)三棱鏡構(gòu)成。其中，所述的第一個(gè)拉曼池右側(cè)為入射窗口，左側(cè)為出射窗口，兩窗口分別為第一石英窗口片和第二石英窗口片，經(jīng)第一聚焦透鏡后的第一束線偏振泵浦光和隨之產(chǎn)生的前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光均先通過(guò)第一個(gè)拉曼池入射窗口再通過(guò)出射窗口透射出去。其中，所述的第二個(gè)拉曼池右側(cè)為入射窗口，左側(cè)為出射窗口，兩窗口分別為第三石英窗口片和第四石英窗口片，經(jīng)第三聚焦透鏡后的第二束圓偏振泵浦光和隨之產(chǎn)生的前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光均先通過(guò)第二個(gè)拉曼池入射窗口再通過(guò)出射窗口透射出去。其中，所述的分光系統(tǒng)由1個(gè)λ/2波片、1個(gè)分束立方體、1個(gè)能量BeamDump和1個(gè)泵浦光高反鏡組成；即，從泵浦激光器輸出的線偏振泵浦光先經(jīng)過(guò)λ/2波片，通過(guò)調(diào)節(jié)λ/2波片光軸的角度連續(xù)改變S和P偏振光光強(qiáng)，再經(jīng)過(guò)分束立方體進(jìn)行分束，下方透射的光束再經(jīng)泵浦光高反鏡后輸出作為為第一束泵浦光，水平透射的光束進(jìn)入BeamDump消散。其中，所述的第一聚焦透鏡和第二聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于第一個(gè)拉曼池中心；第三聚焦透鏡和第四聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于第二個(gè)拉曼池中心。其中，所述的第一高反鏡和第二高反鏡為對(duì)第一束線偏振泵浦光高反；二相色鏡為對(duì)線偏振振動(dòng)拉曼光高透且對(duì)第一束線偏振泵浦光高反；λ/4波片對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為線偏振振動(dòng)拉曼光波長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的基于氣體分子振動(dòng)能差(V)產(chǎn)生其振動(dòng)拉曼光，或者基于氣體分子轉(zhuǎn)動(dòng)能差(R)產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光進(jìn)行受激拉曼頻移，本專利技術(shù)的拉曼激光器有如下優(yōu)點(diǎn)：1)、由于第二束泵浦光來(lái)源于第一個(gè)拉曼池的振動(dòng)拉曼光，再次受激拉曼頻移，則從能量角度來(lái)說(shuō)，整個(gè)過(guò)程頻移的范圍變得更大；2)、有些常用的激光波長(zhǎng)無(wú)法通過(guò)某種氣體單一的振動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)能差實(shí)現(xiàn)受激拉曼變頻得到人們感興趣的激光波長(zhǎng)，該技術(shù)為通過(guò)受激拉曼散射實(shí)現(xiàn)某些特定的中紅外波長(zhǎng)提供可能。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器結(jié)構(gòu)示意圖。其中1-泵浦激光器，2-分光系統(tǒng)，3-第一高反鏡，4-第二高反鏡，5-第一聚焦透鏡，6-第一石英窗口片，7、17-充氣閥門(mén)，8-第一個(gè)拉曼池，9、19-氣壓表，10-第二石英窗口片，11-第二聚焦透鏡，12-二向色鏡，13-能量垃圾桶，14-λ/4波片，15-第三聚焦透鏡，16-第三石英窗口片，18-第二個(gè)拉曼池，20-第四石英窗口片，21-第四聚焦透鏡，22-分光棱鏡組。圖2為基于H2氣體振動(dòng)拉曼光683nm泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光712nm的拉曼激光器輸出光光譜圖。具體實(shí)施方式詳見(jiàn)附圖1所示。由圖可見(jiàn)，本專利技術(shù)基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器，包括：一臺(tái)泵浦激光器1，一套可調(diào)諧泵浦光能量的分光系統(tǒng)2，第一個(gè)拉曼池8及其兩端面法蘭上各置直徑30mm的第一石英窗口片6、第本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器，包括一臺(tái)泵浦激光器(1)，一套分光系統(tǒng)(2)，第一個(gè)拉曼池(8)，第二個(gè)拉曼池(18)，一個(gè)二向色鏡(12)、一個(gè)λ/4波片(14)和一組分光棱鏡(22)，其特征在于：泵浦激光器(1)輸出的線偏振泵浦光通過(guò)分光系統(tǒng)(2)調(diào)諧能量后，輸出第一束線偏振泵浦光；第一束線偏振泵浦光導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池(8)產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光；混合光經(jīng)過(guò)二向色鏡(12)分離出剩余的線偏振泵浦光，前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播，再經(jīng)過(guò)一個(gè)λ/4波片(14)轉(zhuǎn)換為圓偏振振動(dòng)拉曼光，圓偏振振動(dòng)拉曼光作為第二束圓偏振泵浦光，第二束圓偏振泵浦光再導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池(18)產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；最后，混合光通過(guò)分光棱鏡組(22)分光得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。
【技術(shù)特征摘要】
1.基于氣體振動(dòng)拉曼光泵浦產(chǎn)生其轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光的拉曼激光器，包括一臺(tái)泵
浦激光器(1)，一套分光系統(tǒng)(2)，第一個(gè)拉曼池(8)，第二個(gè)拉曼池(18)，
一個(gè)二向色鏡(12)、一個(gè)λ/4波片(14)和一組分光棱鏡(22)，其特征在于：
泵浦激光器(1)輸出的線偏振泵浦光通過(guò)分光系統(tǒng)(2)調(diào)諧能量后，輸
出第一束線偏振泵浦光；第一束線偏振泵浦光導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池(8)產(chǎn)生帶有
前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光；
混合光經(jīng)過(guò)二向色鏡(12)分離出剩余的線偏振泵浦光，前向一級(jí)斯托克
斯線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播，再經(jīng)過(guò)一個(gè)λ/4波片(14)轉(zhuǎn)換為圓偏振振
動(dòng)拉曼光，圓偏振振動(dòng)拉曼光作為第二束圓偏振泵浦光，第二束圓偏振泵浦光再
導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池(18)產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的
圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；
最后，混合光通過(guò)分光棱鏡組(22)分光得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉曼激光器，其特征在于：
從分光系統(tǒng)(2)輸出的第一束線偏振泵浦光依次通過(guò)第一高反鏡(3)、第
二高反鏡(4)和第一聚焦透鏡(5)聚焦導(dǎo)入第一個(gè)拉曼池(8)，隨之產(chǎn)生帶有
前向一級(jí)斯托克斯線偏振振動(dòng)拉曼光和剩余的線偏振泵浦光的混合光，該混合光
依次經(jīng)過(guò)第二聚焦透鏡(11)和二向色鏡(12)后，剩余的泵浦光P從垂直光傳
播方向分離導(dǎo)入BeamDump(13)消散；而線偏振振動(dòng)拉曼光繼續(xù)向前傳播經(jīng)
過(guò)λ/4波片(14)，轉(zhuǎn)換為圓偏振振動(dòng)拉曼光，作為第二束圓偏振泵浦光，通過(guò)第
三聚焦透鏡(15)聚焦導(dǎo)入第二個(gè)拉曼池(18)，隨之產(chǎn)生帶有前向一級(jí)斯托克
斯圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光和剩余的圓偏振振動(dòng)拉曼光的混合光；最后，混合光先后通
過(guò)第四聚焦透鏡(21)準(zhǔn)直和分光棱鏡組(22)，把剩余的第二束泵浦光和圓偏
振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光分開(kāi)，從而得到單一的圓偏振轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周燦華，郭敬為，蔡向龍，周冬建，金玉奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧;21
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