CN1476131A - 多波长固体谐波拉曼激光器 - Google Patents
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Abstract
一种多波长固体谐波拉曼激光器，包括泵浦激光器和拉曼发生器，其特点是所述的泵浦激光器为固体谐波激光器，沿光束的前进方向依次是透镜、拉曼发生器、透镜、棱镜组和小孔，透镜和透镜形成共焦系统，固体谐波激光器发出的泵浦光经透镜聚焦于该拉曼发生器的中心位置，拉曼发生器的激光经透镜准直输出，由棱镜组与小孔配合选择所需波长的激光输出。将气体的受激拉曼散射特性以及固体激光谐波技术相结合，大大扩展了波长的覆盖范围。与在先技术相比，本发明的多波长固体谐波拉曼激光器，可以实现在单一平台上选择单波长输出或选择多波长同时输出，具有波长丰富，功率较高，使用方便，体积小，成本低廉，没有污染等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及多波长激光输出的激光器，特别是一种多波长固体谐波拉曼激光器。
背景技术：
不同的应用要求有不同的激光波长，有时甚至需要多种波长的同时输出，比如Lidar。通常为了得到不同波长输出可以采用可调谐激光，如染料激光和钛宝石激光，并通过谐波技术来获得所需波长的输出。但上述技术中染料激光器体积大、寿命短、污染严重；钛宝石激光器价格昂贵，调节复杂。另外也有采用准分子激光泵浦拉曼气体获得一些特定波长的激光，但是体积大、有污染、单一平台波长覆盖范围有限。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种多波长固体谐波拉曼激光器，利用这单一平台，获得多种激光波长以及多波长同时输出。
本发明的目的通过以下措施来实现：
利用强激光在氢气、甲烷等工作气体、混合气体或者混合工作气体中的受激拉曼散射特性产生新的激光谱线的特性；而固体激光的多谐波技术则提供了多个波长的激光输出作为拉曼激光器的泵浦源，扩展了波长的覆盖范围。两者的组合，即固体激光谐波输出泵浦到拉曼发生器，再通过拉曼发生器的波长选择输出，在单一平台上获得波长覆盖紫外到可见光到近红外的多波长谱线激光。
本发明的具体技术解决方案如下：
一种多波长固体谐波拉曼激光器，包括泵浦激光器和拉曼发生器，其特点是所述的泵浦激光器为固体谐波激光器，沿光束的前进方向依次是透镜、拉曼发生器、透镜、棱镜组和小孔，透镜和透镜形成共焦系统，固体谐波激光器发出的泵浦光经透镜聚焦于该拉曼发生器的中心位置，拉曼发生器的激光经透镜准直输出，由棱镜组与小孔配合选择所需波长的激光输出。
所述的固体激光器为氙灯泵浦的或LD泵浦的固体脉冲谐波激光器。
所述拉曼发生器是由不锈钢管和没有镀膜的石英平板入射窗和出射窗构成的，该入射窗和出射窗与光轴的垂直面成5-10°的夹角。
所述的棱镜组也可以用介质膜组来代替。
所述的固体谐波激光器和共焦透镜之间设有分束镜，其反射光路上还设有能量计，用于激光功率的检测。
上述的固体激光的多谐波输出采用氙灯泵浦或LD泵浦的带可调级联倍频晶体的脉冲固体激光器来获得，通过简单调节就可以分别得到波长为532nm、355nm、266nm的激光输出。
本发明使用的拉曼发生器适用于多种拉曼工作气体，包括氢气、甲烷，也可以采用工作气体的混合工作气体或者工作气体与惰性(缓冲)气体的混合气体。或者混合气体或者加入惰性(缓冲)气体的混合气体。氢气和甲烷的拉曼频移为4155cm-1和2917cm-1，与不同波长泵浦光的组合可以得到覆盖相应波段的一系列波长。混合工作气体的作用是获得相应波长的加强并获得多个波长的同时输出。加入缓冲气体可以调整输出波长的强度，通过抑制高阶拉曼光来加强低阶的拉曼光。
与在先技术相比，本发明除了具有体积小、寿命长、调节方便、成本低、没有污染等优点外，还可以在单一平台上获得多波长的同时输出。尤其是采用LD泵浦的固体激光器其体积小、低能耗的优点更加突出。
附图说明
图1为本发明的多波长固体谐波拉曼激光器实施例1结构关系示意图。
图2为本发明的多波长固体谐波拉曼激光器实施例2结构关系示意图
具体实施方式
具体实施例1如图1所示，固体谐波激光器采用英国Spectron Laser Systems公司的SL454G Nd:YAG激光器1，具有二次谐波532nm、三次谐波355nm和四次谐波266nm的输出，激光脉冲重复频率为30Hz，脉宽8ns。激光输出经过石英分束镜2反射一部分用能量计3监测。透过部分通过石英透镜4(焦距50cm)聚焦后通过入射窗口5进入拉曼池6(长85cm的不锈钢管)，并在出射窗口7后用具有相同焦距的石英透镜8准直，透镜4和8为共焦系统。入射窗5和出射窗7均是没有镀膜的石英平板，并与光轴的垂直面成5-10°的夹角，泵浦光焦点位于拉曼池中心位置。拉曼气体采用氢气，甲烷以及氢气和甲烷混合气体。泵浦光经准直输出以后由棱镜组9将不同阶次的Stokes光分开并通过相应的小孔10输出，并用能量计11测量。本实施例获得了从紫外(如239.5nm)到近红外(如1579.3nm)的数十个具有较高功率输出的激光波长，具体结果见表1。也获得了具有较高功率的多个波长的同时输出，具体结果见表2。
表1
Raman Shift Wavelength Output powerLine Identity Pump/Gas/Stokes
(cm-1) (nm) (mW)2H1a 266nm/H2/AS1 4155 239.5 242H1 266nm/H2/S1 4155 299.1 902H2 266nm/H2/S2 4155 341.5 1802H3 266nm/H2/S3 4155 397.9 843C2a 355nm/CH4/AS2 2917 294.1 103C1a 355nm/CH4/AS1 2917 321.7 223C1 355nm/CH4/S1 2917 396 2403C2 355nm/CH4/S2 2917 447.7 2403C3 355nm/CH4/S3 2917 515 1203C4 355nm/CH4/S4 2917 606 153H2a 355nm/H2/AS2 4155 274.1 403H1a 355nm/H2/AS1 4155 309.4 903H1 355nm/H2/S1 4155 416.4 8603H2 355nm/H2/S2 4155 503.5 4403H3 355nm/H2/S3 4155 636.8 3005C2a 532nm/CH4/AS2 2917 406 105C1a 532nm/CH4/AS1 2917 460.5 345C1 532nm/CH4/S1 2917 629.7 3505C2 532nm/CH4/S2 2917 771.4 805H2a 532nm/H2/AS2 4155 368.9 145H1a 532nm/H2/AS1 4155 435.7 255H1 532nm/H2/S1 4155 683 3405H2 532nm/H2/S2 4155 953.6 2005H3 532nm/H2/S3 4155 1579.3 50
图2为本发明的多波长固体谐波拉曼激光器实施例2结构关系示意图，是一种结构较为紧凑的结构。1为固体谐波激光器，2、3为45°全反偏转镜，4，8为构成共焦准直系统的石英透镜，5、7为石英平板窗口，与光轴的垂直面成5-10°的夹角，6为不锈钢拉曼池，9为石英棱镜组，10为选模小孔。
表2
| LineWavelength(nm)Identity | OptimizedOutput(mW) |
| (Pump 355)S1-CH4 396S1-H2 416S2-CH4 447S2-H2 503S3-CH4 515 | 12012075100 |
Claims (6)
1.一种多波长固体谐波拉曼激光器，包括泵浦激光器(1)和拉曼发生器(6)，其特征是所述的泵浦激光器(1)为固体谐波激光器(1)，沿光束的前进方向依次是透镜(4)、拉曼发生器(6)、透镜(8)、棱镜组(9)和输出孔(10)，透镜(4)和透镜(8)形成共焦系统，固体谐波激光器(1)发出的泵浦光经透镜(4)聚焦于该拉曼发生器(6)的中心位置，拉曼发生器(6)的激光经透镜(8)准直输出，由棱镜组(9)与小孔(10)配合选择所需波长的激光输出。
2.根据权利要求1所述的多波长固体谐波拉曼激光器，其特征是所述的固体激光器(1)为氙灯泵浦的或LD泵浦的固体脉冲谐波激光器。
3.根据权利要求1所述的多波长固体谐波拉曼激光器，其特征是所述拉曼发生器(6)是由不锈钢管和没有镀膜的石英平板入射窗(5)和出射窗(7)构成的，该入射窗(5)和出射窗(7)与光轴的垂直面成5-10°的夹角。
4、根据权利要求3所述的多波长固体谐波拉曼激光器，其特征是所述的拉曼发生器(6)中适用的混合气体包括氢、甲烷，或氢与甲烷的混合工作气体，或工作气体与惰性气体的混合气体。
5、根据权利要求1所述的多波长固体谐波拉曼激光器，其特征是所述的棱镜组(9)也可以用介质膜组来代替。
6、根据权利要求1所述的多波长固体谐波拉曼激光器，其特征是在所述的固体谐波激光器(1)和共焦透镜(4)之间设有分束镜(2)，其反射光路上还设有能量计(3)。
Priority Applications (1)
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- 2003-06-27 CN CNA031296106A patent/CN1476131A/zh active Pending
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