一种低脉冲功率激光泵浦的气体介质拉曼激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型激光器，具体说是一种低脉冲功率激光泵浦的气体介质拉曼激光器，它利用了某些介质的受激布里渊增益系数很高(8GW/cm)，因此可以非常有效地利用受激布里渊散射(SBS)将峰值功率不是很高的脉冲激光的脉宽压窄，从而提高激光的脉冲峰值功率，并最终实现受激拉曼转化。
技术背景
[0002]目前利用某些介质中受激拉曼散射(SRS)是一种高效的激光波长转换手段。虽然固体拉曼介质的增益非常高，但是其损伤阈值相对较低，特别是热损伤阈值很低。高能激光的固体受激拉曼经常会造成固体的热炸裂。因此气体拉曼介质是高能激光受激拉曼的最佳选择。然而气体的拉曼增益系数比较小(气体介质中氢气的增益系数最大，当以1064nm激光为泵浦光时，40大气压的氢气的增益系数大约为lGW/cm)，实现气体受激拉曼散射的阈值达到了 GW级别，这样就对受激拉曼散射泵浦激光峰值功率提出了苛刻的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的实用性是能够将泵浦激光的脉冲压缩，提高其脉冲峰值功率进而实现气体受激拉曼散射波长转换。例如IMW的脉冲1064nm激光还无法实现气体介质的单程池受激拉曼转化，但是对于很多氟碳液体介质，这样的脉冲激光已经可以实现相当高的受激布里渊转化率了。而后向的受激布里渊散射有着非常明显压窄脉宽的作用，所以我们可以对这些长脉冲的高能激光先进行受激布里渊散射脉宽压缩以提高其峰值脉冲功率，然后再实现气体受激拉曼散射波长转换。该发明的特点是改变泵浦激光脉冲质量来实现受激拉曼散射波长转换，是首次将布里渊压缩脉宽方法应用到气体受激拉曼波长转换中的一种新型拉曼激光器。
[0004]本发明提出的技术方案是:
[0005]针对低功率脉冲激光波长转换困难的问题，采用后向受激布里渊散射压缩脉冲激光脉宽以实现受激拉曼散射转换的装置发明。该发明是包括器件有脉冲激光器、偏振分光片、λ/4波片、双凸透镜、SBS液体池、光束截止器、平面反射镜、平凸透镜、SRS气体池，(以下利用激光的传播好描述其特征)沿着脉冲激光器的出射光束方向依次放置偏振分光片、入/4波片、双凸透镜、SBS液体池、光束截止器,激光经过偏振分光片后剩下P偏振光，P偏振光经过λ /4波片后变成圆偏振光，圆偏振光透过双凸透镜、SBS液体池一部分进入光束截止器，另一部分圆偏振光在SBS液体池中经过双凸透镜按原路返回透过λ /4波片变成S偏振光，S光被偏振分光片垂直反射到平面反射镜再经过九十度反射依次穿过平凸透镜和SRS气体池。SBS液体池池身为玻璃材质，两端焊接玻璃窗口片，中间可选择填充可以产生SBS的一类液体(例如:多氟碳化合物系列)。
[0006]SRS气体池中可选择填充有能实现SRS转换的一类高压气体(例如:氢气、氧气、甲烧等)。
[0007]脉冲激光器、偏振分光片、λ /4波片、双凸透镜、SBS液体池的放置按照脉冲激光器的激光出射光轴放置。
[0008]偏振分光片放置角度使入射光和反射光呈九十度夹角。
[0009]平面反射镜放置角度使入射光和反射光呈九十度夹角。
[0010]平面反射镜、平凸透镜、SRS气体池沿着激光光轴依次放置。
[0011]SBS液体池和SRS气体池前端窗口分别放置双凸透镜和平凸透镜。
[0012]偏振分光片、λ/4波片、双凸透镜、SBS液体池的窗口片、平面反射镜、平凸透镜、SRS气体池的窗口片所镀的膜要与激光器的波长一致。另外受激拉曼散射(SRS)气体池(9)的出射窗口要镀与激光器(I)的波长一致的拉曼激光高透膜。
[0013]拉曼池窗口片为双波长增透。
[0014]本发明原理是:先利用后向SBS产生压缩的脉冲激光，再用这个激光来实现SRS波长转换。
[0015]本发明的有益效果是:有些低脉冲功率激光直接用来SRS波长转换是达不到阈值而不能实现波长转换的，经过后向SBS产生压缩的脉冲激光后提高了激光的脉冲功率可以达到SRS的阈值功率以上，再用该激光做SRS转换的泵浦光。
[0016]本发明的优点:该发明可以对多种低功率脉冲激光进行脉宽压缩，克服了因为激光脉冲的峰值功率达不到受激拉曼所需要的阈值而无法实现受激拉曼。由于该发明采用了后向受激布里渊压缩脉宽的设计，可以压窄激光脉宽，提高峰值功率而最终实现拉曼激光的输出。λ/4波片和偏振分光片的配合使用其可以起到对前向光和后向光分离作用。该发明中使用了一个双凸透镜和一个平凸透镜目的是为了使其能量汇聚以达到受激散射所需要的功率密度。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的示意图，其中设计的设备，光学器件及其光路图如图所示，
[0018]其中包括:I脉冲激光器，2偏振分光片,3 λ /4波片,4双凸透镜,5SBS液体池,6光束截止器，7平面反射镜，8平凸透镜，9SRS气体池。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图实施例，对本发明做进一步说明。
[0020]如说明附图所示，先固定好激光器1，根据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和双凸透镜4和SBS液体池5几何轴心，双凸透镜4固定的位置要保证聚焦点在SBS液体池5中心，SBS液体池5中事先要填充有可以实现在SBS的液体，池中产生的后向SBS会与入射光反方向传播再经过双凸透镜4和λ /4波片3又变回平行光，P光两次经过λ /4波片2后变成S偏振光。S偏振光会被偏振分光片2垂直反射如图所示在正下方固定一个使激光做九十度反射的平面镜反射镜7，九十度反射后激光依次穿过平凸透镜8和SRS气体池9的几何轴心，平凸透镜8的聚焦要确保在SRS气体池9的中心，从SRS气体池9出射的激光便是一级斯托克斯激光。
[0021]应用实例，
[0022]在SBS液体池5中加入对1064nm泵浦光高透的氟碳化合物(FC-75)，泵浦激光经过后SBS液体池5的脉宽压缩使得激光功率翻倍，使用压缩脉宽后激光注入充入纯H2的SRS气体池9，即将1064nm激光转换为1900nm的激光。
【主权项】
1.低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，包括脉冲激光器(I)、偏振分光片(2)、入/4波片(3)、双凸透镜(4)、受激布里渊散射(SBS)液体池(5)、光束截止器(6)、平面反射镜(7 )、平凸透镜(8 )、受激拉曼散射(SRS )气体池(9 )， 其特征在于:沿着脉冲激光器(I)的出射光束方向依次放置偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、双凸透镜(4)、SBS液体池(5)、光束截止器(6)； 激光经过偏振分光片(2)后剩下P偏振光，P偏振光经过λ/4波片(3)后变成圆偏振光，圆偏振光透过双凸透镜(4)、SBS液体池(5) —部分进入光束截止器(6),另一部分圆偏振光在SBS液体池(5)中按原路经过双凸透镜(4)返回透过λ /4波片(3)变成S偏振光，S光被偏振分光片(2)垂直反射到平面反射镜(7)反射到穿过依次放置的平凸透镜(8)和SRS (9)气体池。2.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:SBS液体池(5)池身为玻璃材质，两端焊接玻璃窗口片，中间可选择填充能够产生SBS的一类液体。3.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:SRS气体池(9)池身为钢质，池两端带有导气法兰和安装窗口的法兰，SRS气体池(9)中可选择填充有能实现SRS转换的一类高压气体。4.根据权利要求2或3所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:所述能够产生SBS的一类液体是指全氟碳化合物，所述能实现SRS转换的一类高压气体是指氢气、氧气或甲烧。5.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:脉冲激光器(I)、偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、双凸透镜(4)、SBS液体池(5)的放置按照脉冲激光器(I)的激光出射光轴放置。6.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，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夹角。7.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:平面反射镜(7 )放置角度使入射光和反射光呈九十度夹角。8.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:平面反射镜(7 )、平凸透镜(8 )、SRS气体池(9 )沿着激光光轴依次放置。9.根据权利要求1所述低脉冲功率激光泵浦气体介质拉曼激光器，其特征在于:偏振分光片(2)、λ/4波片(3)、双凸透镜(4)、SBS液体池(5)的窗口片、平面反射镜(7)、平凸透镜(8)和SRS气体池(9)的入射窗口片所镀的泵浦激光增透膜要与激光器(I)的波长一致，另外受激拉曼散射(SRS)气体池(9)的出射窗口要镀与激光器(I)的波长一致的拉曼激光高透膜。
【专利摘要】一种低脉冲功率激光泵浦的气体介质拉曼激光器，该装置是沿着脉冲激光器的出射光束方向依次放置偏振分光片、λ/4波片、双凸透镜、SBS液体池、光束截止器；激光经过偏振分光片后剩下P偏振光，经过λ/4波片后变成圆偏振光，再透过双凸透镜、SBS液体池一部分进入光束截止器，另一部分圆偏振光在SBS液体池中按原路返回透过λ/4波片变成S偏振光，S光被偏振分光片垂直反射到平面反射镜反射到穿过依次放置的平凸透镜和SRS气体池。利用后向受激布里渊散射将脉冲激光的脉宽进行压缩，以实现脉冲激光峰值功率的提升，再利用压缩后的脉冲激光作为泵浦光来实现受激拉曼散射波长转换。
【IPC分类】H01S3/30
【公开号】CN104953463
【申请号】CN201410120183
【发明人】郭敬为, 蔡向龙, 刘金波, 周灿华, 金玉奇
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月27日