[发明专利]一种精密调节拉曼池内毛细波导管的装置

说明书

技术领域

本发明涉及受激拉曼散射技术领域，特别涉及一种精密调节拉曼池内毛细波导管的装置。

背景技术

受激拉曼散射技术是实现激光波长变换的重要技术手段之一。其中，气体拉曼介质具有较好的热管理性、较高的损伤阈值（更可能实现大能量拉曼激光输出）、高拉曼振动模（大拉曼频移）和窄拉曼线宽等优点，因此气体受激拉曼散射得到了人们广泛深入的研究。常用的气体拉曼介质有H₂，CH₄，O₂和N₂等。

采用气体介质实现传统的激光受激拉曼变频的方法主要是：泵浦激光器输出的泵浦光经过透镜聚焦，导入充满氢气拉曼介质的拉曼池内发生受激拉曼散射过程，产生斯托克斯拉曼光，然后再通过准直透镜、棱镜分光得到受激拉曼光。在此过程中，只有在聚焦透镜的焦点位置附近的一小段区域内激光功率密度可以达到受激拉曼散射阈值，也就是说只有在此区域内才可以发生受激拉曼散射实现对泵浦光的频率转换。这就意味着传统的氢气受激拉曼散射阈值会比较高。这里值得指出的是，受激拉曼散射阈值与泵浦光波长的立方成反比，且波长越长增益越小，受激拉曼散射阈值就会越大，受激过程就越难发生。

对于稳态受激拉曼散射过程，在小信号增益条件下（即可忽略泵浦光强的损耗），受激拉曼光增长满足：

I_s(z)=I_s(0)exp(gI_pz)

其中：I_s(z)为作用后的受激拉曼光，I_s(0)为自发拉曼种子光，g为稳态增益系数，I_p为泵浦光功率密度，z为拉曼光和泵浦光相互作用长度。上式表明受激拉曼光与泵浦光功率密度I_p和相互作用长度z成指数增长关系。因此，人们又提出了一种降低氢气受激拉曼散射阈值的方法。它是通过在拉曼池中心轴线上放置一根内径为1毫米毛细波导管来实现的，即：拉曼池内的毛细波导管一端在聚焦透镜的焦点处，泵浦光以掠入射方式导入并被束缚在该毛细波导管，达到提高泵浦光功率密度、增加相互作用长度的目的，从而能够有效明显地降低拉曼阈值，提高受激拉曼转化效率。

由于拉曼池内毛细波导管内径仅为1毫米，要想把聚焦后的泵浦光导入并被束缚在该毛细管内，则要求光路调节误差必须控制在几十至数百微米范围内，属于精密调节范畴。且拉曼池主体为不透明的不锈钢管，泵浦光聚焦后的焦点是否刚好进入毛细管管口，很难确定。如该焦点没能很好的导入毛细管管口，那么将严重影响到整个受激拉曼过程的拉曼转化效率，甚至不产生拉曼光。

发明内容

为了解决上述的光路调节技术问题，本发明提供了一种精密调节拉曼池内毛细波导管的装置。由于毛细波导管被安装在拉曼池内部而不可见，但拉曼池管和毛细波导管结合一体，相对位置固定，因此本发明技术解决方案是直接调节外部的拉曼池管空间位置从而达到调节内部拉曼池位置的目的。

本发明的技术解决方案如下：

一种精密调节拉曼池内毛细波导管的装置，其特征在于：

包括两套五维调节机构和一个拉曼池；

毛细波导管置于管状的拉曼池内，且处于拉曼池的中心轴线上；

五维调节机构结构包括：固定拉曼池管的卡套环、竖直方向卡紧的第二个一体环、水平方向卡紧的第三个一体环、左右方向一维平移台、上下方向一维升降台和前后方向滑轨；

在拉曼池外壁上对应毛细波导管两端的位置分别设有圆环状卡套环，两个卡套环沿径向卡固于拉曼池的外壁面上，防止拉曼池随意转动；

在两个卡套环径向方向的外部表面分别套上圆环状第二个一体环，于第二个一体环的上方侧壁和下方侧壁上分别设有通孔，通孔内均穿置有第一自锁紧螺杆，于卡套环的圆环外表面上对应于第二个一体环的通孔处分别设有两个剖面为扇形的圆锥型缺口，第一自锁紧螺杆的一端抵接于卡套环的缺口内，且抵接于缺口内的第一自锁紧螺杆一端顶部为半球状，与卡套环上的圆锥型缺口成线接触，用来实现毛细波导管在水平面内自由转动维度调节；