[发明专利]一种基于气体振动拉曼光泵浦产生其转动拉曼光的拉曼激光器

说明书

技术领域

本发明涉及拉曼激光器，特别是一种基于气体振动拉曼光泵浦产生其转动拉曼光的拉曼激光器。

背景技术

近年来，随着激光在交通、测量、医疗、国防和工农业等众多应用领域不断地发展，开发特殊的激光波长已经越来越引起人们的兴趣。这些特殊的激光波长可以通过新的激光工作物质产生，也可以通过气体或晶体材料等非线性光学频率转换产生。在非线性光学领域，受激拉曼散射能够用来对激光发射波长做特定频率转换(取决于拉曼介质的拉曼振/转动模频率)，达到特定的激光波长输出。因此，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。

依据拉曼介质的物质形态不同，拉曼介质通常可分为固体、液体和气体。固体拉曼介质一般体积小，拉曼介质浓度高，故其拉曼增益和转化率高。当前已研制出多种固体拉曼介质，应用十分广泛，但固体拉曼介质损伤阈值低，不易实现高能量激光输出。液体拉曼介质则由于液体介质的挥发性，毒性或不稳定性等缺陷，应用范围受到很大限制。相对而言，气体拉曼介质浓度较低，增益较小，但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)、高拉曼振动模和窄拉曼线宽等优点，因此也得到了广泛深入的研究。常用的气体拉曼介质有H₂，CH₄，O₂和N₂等。

目前，人们采用气体介质实现激光受激拉曼转换主要基于气体分子振动能差(V)产生其振动拉曼光，或者基于气体分子转动能差(R)产生其转动拉曼光。然而常用的激光波长多数无法通过某种气体单一的振动或者转动能差实现受激拉曼变频得到人们非常感兴趣的波长，特别是中红外波长。这些中红外波长尤其在医疗和国防等领域需求较为突出。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提出了一种结构比较新颖的受激拉曼方式，即提供了一种基于气体振动拉曼光泵浦产生其转动拉曼光的拉曼激光器。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于气体振动拉曼光泵浦产生其转动拉曼光的拉曼激光器，主要包括一台泵浦激光器，一套分光系统，第一个拉曼池，第二个拉曼池，一个二向色镜、一个λ/4波片和一组分光棱镜，其特征在于：泵浦激光器输出的线偏振泵浦光通过分光系统调谐能量后，输出第一束线偏振泵浦光；第一束线偏振泵浦光导入第一个拉曼池产生带有前向一级斯托克斯线偏振振动拉曼光和剩余的线偏振泵浦光的混合光；混合光经过二向色镜分离出剩余的线偏振泵浦光，前向一级斯托克斯线偏振振动拉曼光继续向前传播，再经过一个λ/4波片转换为圆偏振振动拉曼光，圆偏振振动拉曼光作为第二束圆偏振泵浦光，第二束圆偏振泵浦光再导入第二个拉曼池产生带有前向一级斯托克斯圆偏振转动拉曼光和剩余的圆偏振振动拉曼光的混合光；最后该混合光通过分光棱镜组分光得到单一的圆偏振转动拉曼光。

其中，从分光系统输出的第一束线偏振泵浦光依次通过第一高反镜、第二高反镜和第一聚焦透镜聚焦导入第一个拉曼池，随之产生带有前向一级斯托克斯线偏振振动拉曼光和剩余的线偏振泵浦光的混合光，该混合光依次经过第二聚焦透镜和二向色镜后，剩余的泵浦光P从垂直光传播方向分离导入BeamDump消散；而线偏振振动拉曼光继续向前传播经过λ/4波片，转换为圆偏振振动拉曼光，作为第二束圆偏振泵浦光，通过第三聚焦透镜聚焦导入第二个拉曼池，随之产生带有前向一级斯托克斯圆偏振转动拉曼光和剩余的圆偏振振动拉曼光的混合光；最后，混合光先后通过第四聚焦透镜准直和分光棱镜组，把剩余的第二束泵浦光和圆偏振转动拉曼光分开，从而得到单一的圆偏振转动拉曼光。

其中，所述的分光棱镜组是由沿光路上依次设置的二个三棱镜构成。

其中，所述的第一个拉曼池右侧为入射窗口，左侧为出射窗口，两窗口分别为第一石英窗口片和第二石英窗口片，经第一聚焦透镜后的第一束线偏振泵浦光和随之产生的前向一级斯托克斯线偏振振动拉曼光均先通过第一个拉曼池入射窗口再通过出射窗口透射出去。

其中，所述的第二个拉曼池右侧为入射窗口，左侧为出射窗口，两窗口分别为第三石英窗口片和第四石英窗口片，经第三聚焦透镜后的第二束圆偏振泵浦光和随之产生的前向一级斯托克斯圆偏振转动拉曼光均先通过第二个拉曼池入射窗口再通过出射窗口透射出去。