[发明专利]一种三腔镜光解碘激光泵浦的腔内受激拉曼激光器

说明书

技术领域

本发明涉及受激拉曼激光器，特别是一种三腔镜光解碘激光泵浦的腔内受激拉曼激光器。 

背景技术

受激拉曼散射技术是实现激光波长变化的重要技术手段之一。常用的拉曼介质有固体和气体。相较于固体介质，气体拉曼介质有着较高的损伤阈值，更适合实现高能量激光的频率转化。因此，气体介质的受激拉曼散射在高能激光变频方面得到了较多关注。 

常用的气体拉曼介质有H₂，CH₄，O₂和N₂等。其中甲烷由于具有较大的拉曼频移（2917cm^-1），且散射截面大，增益大，所以在气体的受激拉曼散射中，甲烷是被研究最多的气体之一。实现甲烷的受激拉曼变频最常用的方法，是将泵浦光聚焦于高压甲烷中，在焦点位置及附近，由于泵浦光面积小，功率密度大，会实现拉曼转化。其中，泵浦光与甲烷在焦点及附近的作用长度称为有效作用距离。有效作用距离越长，越有利于降低阈值。在采用透镜聚焦的方法时，有效作用距离约为共焦长度的数量级，一般为几个厘米。在有效作用距离较短的情况下，相应的泵浦光功率只有达到一个较大数值才能够实现拉曼转化。在使用光解碘激光作为泵浦源的时候，由于一般情况下光解碘激光峰值功率较低，仅采用透镜聚焦的方法，很难实现光解碘激光的拉曼转化。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述困难，提供一种以光解碘激光作为泵浦源，甲烷作为拉曼介质，实现光解碘激光拉曼转化的方法。 

本发明的技术解决方案如下： 

这种三腔镜光解碘激光泵浦的腔内受激拉曼激光器，其特征在于：在光路上放有一筒状钢制拉曼池；拉曼池两端用石英透明窗口密封；拉曼池一侧放有第一平凸透镜，凸面朝向拉曼池一侧；拉曼池另一侧放有第二平凸透镜，凸面朝向拉曼池一侧；第二平凸透镜平面一侧放置有平面反射镜，第二平凸透镜平面一侧与平面反射镜同轴相向设置；于第二平凸透镜与平面反射镜之间设有透明封闭反应室，于反应室侧壁面的外部放置有氙灯，氙灯发出的光射入反射室内。 

筒状钢制拉曼池、第一石英透明窗口、第二石英透明窗口、第一平凸透镜、第二平凸透镜、平面反射镜、筒状透明封闭反应室同轴放置，窗口或镜体的轴线即为各个窗口或镜体的法线。拉曼池的侧壁连接有压力表和进出气阀门。 

第一平凸透镜的凸面镀膜，对1.315μm和2.13μm波长高透；平面镀膜，对1.315μm高反，对2.13μm部分输出，即对2.13μm耦合输出。 

第二平凸透镜的凸面镀膜，对1.315μm和2.13μm波长高透；平面镀膜，对1.315μm高透，对2.13μm高反。 

平面反射镜朝向拉曼池一侧的平面镀膜，对2.13μm波长高反，另一侧平面不镀膜。 

反应室内充有碘甲烷气体。氙灯照射反应室中的碘甲烷，碘甲烷作为工作物 质，与平面反射镜及第一平凸透镜的平面形成一个激光器，产生1.315μm的激光，称为光解碘激光。 

光解碘激光在平面反射镜及第一平凸透镜之间振荡并不输出；光解碘激光经第二平凸透镜及第一平凸透镜聚焦于拉曼池内，产生拉曼光，波长2.13μm。拉曼光在第一平凸透镜的平面及第二平凸透镜的平面之间振荡，并通过第一平凸透镜的平面耦合输出。 

对于腔内受激拉曼过程，泵浦光强与拉曼光强有关系式： 

I_s(z)＝I_s(0)exp(gI_p(z)L)    (1) 

其中： 

Ip(z)=P(z)S(z)---(2)]]>