[发明专利]一种腔内倍频拉曼激光器、频率变换装置以及产生腔内倍频拉曼激光的方法

说明书

本发明公开了一种腔内倍频拉曼激光器、频率变换装置以及产生腔内倍频拉曼激光的方法，所述激光器包括基频模块，其包括基频腔镜、激光模块以及Q开关，基频光在基频腔镜与倍频腔镜所形成的基频谐振腔内形成振荡并通过Q开关改变峰值功率；倍频模块，其包括倍频腔镜、倍频晶体以及基频倍频分光镜，以及拉曼模块，其包括拉曼腔镜、拉曼介质，拉曼腔镜的曲率中心与倍频腔镜的焦点重合使得倍频光在拉曼介质内以每传输一周能够聚焦两次的形式进行传输，透射的倍频光经由拉曼介质产生受激拉曼光。本发明解决了现有的在拉曼转换过程中存在仅聚焦一次，在焦点附近热效应较严重，会导致转换效率下降，光束质量恶化等问题。

技术领域

本发明属于频率变换技术领域，具体的说是涉及一种高效率高光束质量的腔内倍频拉曼激光器、频率变换装置以及产生腔内倍频拉曼激光的方法。

背景技术

激光作为一种强相干光源，普遍应用于科学、经济和军事等诸多领域，随着社会的发展，对特殊波长激光的需求也越来越多。除了探索新的激光工作介质外，光学材料的非线性光学频率变换也是丰富激光波长的一种有效方法。其中，倍频效应是一种常用的利用二阶非线性光学效应的方法，而受激拉曼散射利用的是三阶非线性光学效应，二者都是实现激光频率变换的重要技术手段。

其中，倍频效应是最早被发现的非线性光学频率变换效应，已经发展成为一种最常用且实用化的技术。按照倍频晶体放置位置的不同，分为腔外倍频和腔内倍频，其中，腔外倍频技术简单，易获得好的光束质量，但转换效率相对较低；相对于腔外倍频技术，腔内倍频则充分利用了腔内激光功率密度高的优点，易获得高的转换效率和输出功率。

受激拉曼散射也是实现激光频率变换的重要技术手段，该技术利用拉曼介质对基频光的受激拉曼散射实现对激光频率的改变。目前实现激光拉曼频移的方法同样也包含两种，即外腔法和内腔法。外腔法即将拉曼介质放置于激光腔外，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，在此区域内可以发生受激拉曼散射，实现对基频激光的频率转换，因此激光与拉曼介质的有效作用区域短，拉曼转化效率较低，同时对基频激光的功率要求也较高。而内腔法是利用拉曼谐振腔，该方法是将拉曼介质放置于激光谐振腔内，这样基频光和拉曼光光多次通过拉曼介质，相当于增长了基频激光与拉曼介质的有效作用长度，因此可以提高基频激光的拉曼转化效率，同时降低了受激拉曼阈值。

但是需要说明，现有的内腔法受激拉曼在拉曼转换过程中每传输一周仅聚焦一次，在焦点附近热效应较严重，会导致转换效率下降，光束质量恶化等问题。

发明内容

鉴于已有技术不易获得高效率、高光束质量的频率变换激光的缺陷，本发明的目的是要提供一种腔内倍频拉曼激光器，以提高了频率变换效率和光束质量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种腔内倍频拉曼激光器，其特征在于，包括：

基频模块，所述基频模块至少包括基频腔镜、激光模块以及Q开关，其中，由所述激光模块所产生的基频光在所述基频腔镜与倍频腔镜所形成的基频谐振腔内形成振荡并通过所述Q开关改变峰值功率；

倍频模块，所述倍频模块至少包括倍频腔镜、倍频晶体以及基频倍频分光镜，其中所述倍频腔镜与所述基频腔镜协同作用形成基频谐振腔，且所述基频光通过所述倍频晶体产生倍频光，同时通过所述基频倍频分光镜反射基频光并透射倍频光；

以及拉曼模块，所述拉曼模块至少包括拉曼腔镜、拉曼介质，其中，所述拉曼腔镜的曲率中心与所述倍频腔镜的焦点重合,使得倍频光在拉曼介质内以每传输一周能够聚焦两次的形式进行传输，并在拉曼介质产生受激拉曼光，通过所述拉曼腔镜输出受激拉曼光并反射倍频光,或者通过放置于基频倍频分光镜和拉曼介质之间的倍频拉曼分光镜将受激拉曼光反射至输出镜并透射倍频光。

基于上述方案，进一步优选的，