紫外光与可见光多光路激光合成和传输装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种激光合成传输装置，具体涉及一种紫外与可见激光多光路激光合成和传输装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]在激光应用研究领域，有时需要将多束含紫外与可见不同波长的激光合成一束，同时作用于研究对象，如研究某种原子的激发光谱，或是某种原子的激发电离路径等。这就要求几束光合成度高，激光在近场和远场都能很好地重合在一起。同时，因为研究过程中利用的是激光的能量，所以合成后传输过程中损耗要小，为了保证实验数据的可靠性，还要求合成传输系统具有一定的稳定性和可重复性。
[0003]不同波长激光的合成及传输技术的发展有很长的历史，但都属于空间光束合成技术，如平板玻璃法、透镜法、滤光片法、特殊晶体法、镀膜法、小角度合成法等等，这些传统方法都存在一些缺点，归结为:(i)合成区域小，只在作用点处重合，作用区域小，或合成区域交叠不完全，合成度低；(? )合成波长数受到限制，有些方法从原理上就不适合多光路的合成；(iii)对合成的波长有一定的要求，不适合波长相近的光合成；(iv)紫外光由于单光子能量高，不可见等原因存在空间传输损耗大，危险系数高的特点；(V)空间合束系统复杂，稳定性差，损耗大，成本高，调节困难等。而光谱研究或激发电离研究所涉及波长范围大，也常常涉及到紫外与可见波长的多光路合成，同时要求光束的合成度高，光束与作用区的重叠度高，系统的稳定性好，以保障质谱研究的实验重复性和数据可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明为解决现有技术中存在的技术问题而提出，其目的是提供一种体积小，灵活，便于调节和传输效率高的紫外与可见波长多光路激光合成和传输装置及其使用方法。
[0005]本发明的技术方案是:
一种紫外光与可见光多光路激光合成和传输装置，包括多个激光整形耦合入纤装置，每个激光整形耦合入纤装置分别通过输入光纤与紫外可见光熔融拉锥合束器连通，紫外可见光熔融拉锥合束器通过输出光纤与激光整形出纤装置连通，所述激光整形耦合入纤装置包括在同一入纤装置底座上从左至右彼此相互间隔一定距离分别设置有I号光阑、输入整形透镜组、输入聚焦透镜、入射光纤夹持架和II号光阑；
所述激光合成和传输装置还包括一个紫外激光入纤装置和多个可见激光入纤装置，紫外激光入纤装置和多个可见激光入纤装置均设置于对应激光整形耦合入纤装置前方，且紫外激光入纤装置和多个可见激光入纤装置中发出的激光均到达对应激光整形耦合入纤装置中的I号光阑(6)处；
所述紫外激光入纤装置包括一台染料激光器和一台氦氖激光器，氦氖激光器的输出光路上设置有与水平呈45°角的激光全反镜，染料激光器的输出光路上设置有均与水平呈45°角的介质膜合成镜和紫外装置激光反射镜；紫外装置激光反射镜与其对应的I号光阑之间设置有紫外装置挡板；
所述可见激光入纤装置包括一台激光器，激光器的输出光路上设置有两个互相平行、并与水平成45。角的可见装置可见装置激光全反镜，并在可见装置激光全反镜与其对应的I号光阑之间设置可见装置有挡板；
所述激光整形出纤装置包括在同一出纤装置底座上从左至右彼此相互间隔一定距离分别设置有输出光纤夹持架、输出准直透镜组和输出聚焦透镜组；
所述输入光纤入射端置于入射光纤夹持架上，使输入光纤的端口置于输入聚焦透镜的焦点处，所述输出光纤的输出端位于激光整形出纤装置中的输出光纤夹持架上，输出光纤夹持架位于输出准直透镜组的前焦点位置。
[0006]所述的输入整形透镜组由两只透镜组成。
[0007]所述输出准直透镜组和输出聚焦透镜组均由四片熔融石英和氟化钙材质的镜片组成。
[0008]所述激光整形耦合入纤装置中的安装于入纤装置底座上的各元件和激光整形出纤装置中的安装于出纤装置底座上的各元件中心分别处于各自的同一中心线上。
[0009]一种紫外光与可见光多光路激光合成和传输装置的使用方法，包括以下步骤:
(i)对紫外激光的耦合入纤:
调节激光全反镜的调节钮使氦氖激光器输出可见激光照射到介质膜合成镜上，调节介质膜合成镜的调节钮使氦氖激光器输出可见激光和染料激光器输出紫外激光空间合成为一束光，该光束照射到紫外装置激光反射镜位置处，通过调节紫外装置激光反射镜的调节钮使该指示光束通过准直好的I号光阑和II号光阑的通光孔径，令I号光阑、II号光阑的孔径中心与光束中心同轴，在I号光阑后加入输入整形透镜组用以调整激光光束光斑大小，调整后的光束经输入聚焦透镜聚焦，焦斑位于输入光纤的端面上；调节入射光纤夹持架上的调节钮以及输入聚焦透镜的调节钮，使聚焦光束耦合进入输入光纤，当在输出光纤的输出端看到圆形的氦氖激光光斑时，挡住氦氖激光光束，测量输出光纤的紫外光输出功率；继续微调入射光纤夹持架上的调节钮以及输入聚焦透镜，直至光纤输出激光达到最大功率，完成紫外激光的耦合输入；
(ii)对可见光的稱合入纤:
将激光器输出的激光通过调节可见装置激光反射镜的调节钮使该光束通过准直好的I号光阑和II号光阑的通光孔径，令I号光阑、II号光阑的孔径中心与光束中心同轴，其余调节方法同步骤(i)紫外激光的耦合入纤的调节方法，直至光纤输出激光达到最大功率，完成可见光激光的稱合输入；
(iii)对紫外可见光熔融拉锥合束器输出的激光光束进行整形:
经过紫外可见光熔融拉锥合束器输出的激光在输出端成为类似点光源的发散光源，发散光源经过输出准直透镜组后，输出光纤的输出激光被准直成为平行光，输出聚焦透镜组对平行光束进行聚焦，使合束光束中的可见光与紫外光的焦点落于原子蒸汽炉中的光与原子相互作用区内相同位置；
(iv)再次使用时，对激光束的准直进行微调:
微调紫外装置激光反射镜和可见装置激光反射镜的调节钮，使对应光束打到对应I号光阑的通光孔径处使光束中心与通光孔径中心重合即可。
[0010]本发明的有益效果:
(i)本发明利用熔融拉锥技术进行多束紫外与可见波长的激光的合束，使得合束技术不受波长的限制，扩大了合束技术的应用范围。(ii)利用熔融拉锥技术进行多束激光的合束，使得合束光束不再受空间的限制，同时减少了大量光学器件的使用，提高了系统的稳定性，同时增加了系统的安全性。(iii)整形耦合入纤装置中氦氖光作为指示光引入，使紫外光束能够精准定位调节，解决了不可见激光的光纤耦合问题，提高了系统的可重复性。(iv)整形出纤装置使用，可以消除光纤输出激光在聚焦过程中产生的球差和色差，并可根据不同的光束质量和作用要求进行更换，使得系统更加灵活，可应用于不同的激光系统中。(V)本发明结构简单、易于模块化，系统操作简单，灵活方便。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的部分装置组成示意图；
图2是本发明的激光整形耦合入纤装置示意图；
图3是本发明的激光整形出纤装置示意图；
图4是本发明的应用连接示意图。
[0012]其中:
I激光整形耦合入纤装置 2输入光纤 3紫外可见光熔融拉锥合束器4输出光纤 5激光整形出纤装置6 I号光阑
7输入整形透镜组8输入聚焦透镜
9入射光纤夹持架10 II号光阑
11输出光纤夹持架12输出准直透镜组
13输出聚焦透镜组14激光全反镜
15染料激光器16介质膜合成镜
17原子蒸汽炉