可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器的制作方法

文档序号:11172448阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:包括近红外可调谐激光泵浦源(1)、空芯光纤(2)、输入气体腔(6)、输出气体腔(7)和耦合输出镜(11),所述空芯光纤(2)的两端分别密封于输入气体腔(6)和输出气体腔(7)中;

所述输入气体腔(6)设有输入窗口(5),所述近红外可调谐激光泵浦源(1)与输入窗口(5)之间设有将泵浦光耦合至空芯光纤(2)的输入耦合组件;

所述空芯光纤(2)、输入气体腔(6)和输出气体腔(7)内混合充有两种以上拉曼增益气体,其中至少一种拉曼增益气体使泵浦光发生受激拉曼散射产生第一级拉曼激光,其余拉曼增益气体使第一级拉曼激光发生受激拉曼散射产生中红外波段的第二级拉曼激光;

所述空芯光纤(2)在泵浦激光波段、第一级拉曼激光波段、第二级拉曼激光波段的传输损耗<0.5dB/m,而在其它波段的传输损耗>5dB/m;

所述输出气体腔(7)设有输出窗口(8),所述输出窗口(8)和耦合输出镜(11)之间设有用于将从输出窗口(8)射出的光引导至耦合输出镜(11)的输出引导组件;

所述耦合输出镜(11)对第一级拉曼激光的透过率大于90%,对中红外波段的第二级拉曼激光的反射率为10%~90%,透过率为90%~10%;

还包括用于将耦合输出镜(11)透射出的第一级拉曼激光以及中红外波段的第二级拉曼激光引导进入输入窗口(5)的反馈系统。

2.根据权利要求1所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述输入耦合组件包括第一聚焦耦合透镜(3)和双色镜(4),所述第一聚焦耦合透镜(3)和双色镜(4)沿泵浦光射出方向依次布置;所述输出引导组件包括沿输出窗口(8)射出光的方向依次布置的准直透镜(9)和用于将光反射至耦合输出镜(11)的第一反射镜(10)。

3.根据权利要求2所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述反馈系统包括反射镜组、回转反射镜(14)、第二聚焦耦合透镜(15)和所述的双色镜(4),所述回转反射镜(14)可沿光路方向高精度平移以改变反馈光路长度;所述第一级拉曼激光以及中红外波段的第二级拉曼激光经反射镜组和回转反射镜(14)准直后再经第二聚焦耦合透镜(15)聚焦至双色镜(4)。

4.根据权利要求3所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述反射镜组包括第二反射镜(12)和第三反射镜(13),所述第二反射镜(12)、第三反射镜(13)以及回转反射镜(14)对第一级拉曼激光和中红外波段的第二级拉曼激光的反射率大于98%。

5.根据权利要求3所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述双色镜(4)对泵浦光的透射率大于95%,所述双色镜(4)对第一级拉曼激光和中红外波段的第二级拉曼激光的反射率均大于90%。

6.根据权利要求3所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述近红外可调谐激光泵浦源(1)产生的泵浦光为脉冲或连续近红外激光,且从双色镜(4)起依次经输入窗口(5)、输入气体腔(6)、空芯光纤(2)、输出气体腔(7)、输出窗口(8)、准直透镜(9)、第一反射镜(10)、耦合输出镜(11)、反射镜组、回转反射镜(14)、第二聚焦耦合透镜(15)再回到双色镜(4)的环路的光学长度为L,L的长度可通过回转反射镜(14)沿光路方向高精度平移进行调节,当近红外可调谐激光泵浦源(1)产生的泵浦光脉冲近红外激光时,其重复频率M与环路光学长度L满足如下关系:

nL=c/M

式中,n为正整数,c为光在真空中传播速度,L的单位为m,M的单位为Hz。

7.根据权利要求1所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述输入窗口(5)和所述输出窗口(8)对泵浦光、第一级拉曼激光和中红外波段的第二级拉曼激光透过率均大于90%。

8.根据权利要求1所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:所述空芯光纤(2)、输入气体腔(6)和输出气体腔(7)内的两种以上拉曼增益气体包括氢气和一种以上烷烃类气体,所述烷烃类气体包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和乙烯。

9.根据权利要求1所述的可调谐中红外光纤混合气体级联拉曼激光器,其特征在于:还包括用于对输入气体腔(6)或输出气体腔(7)进行抽真空和充入两种拉曼增益气体的抽真空及充气装置(16)。

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