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制造方法及图纸

龙8国际娱乐网址 编号:21306608 阅读:3 留言:0更新日期:2019-06-12 10:09
本发明专利龙8国际娱乐网址 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。本发明专利龙8国际娱乐网址 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。

Intracavity Frequency Doubling Raman Laser, Frequency Conversion Device and Method of Generating Intracavity Frequency Doubling Raman Laser

The invention discloses an intracavity frequency doubling Raman laser, a frequency conversion device and a method for generating intracavity frequency doubling Raman laser. The laser includes a fundamental frequency module, including a fundamental frequency cavity mirror, a laser module and a Q switch. The fundamental frequency light forms an oscillation in the fundamental frequency cavity formed by the fundamental frequency cavity mirror and the frequency doubling cavity mirror, and changes the peak power through the Q switch. Including double-frequency cavity mirror, double-frequency crystal, fundamental-frequency double-frequency spectroscope and Raman module, including Raman cavity mirror, Raman medium. The curvature center of Raman cavity mirror coincides with the focus of double-frequency cavity mirror, so that double-frequency light can be transmitted in Raman medium twice a week in the form of focusing. The transmitted double-frequency light generates stimulated Raman light through Raman medium. The invention solves the problems existing in the Raman conversion process, such as focusing only once, serious thermal effect near the focus, low conversion efficiency and deterioration of beam quality.

【龙8国际娱乐网址 实现步骤摘要】
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
本专利龙8国际娱乐网址 属于频率变换
,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。
龙8国际娱乐网址 介绍
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龙8国际娱乐网址 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龙8国际娱乐网址 。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,腔外倍频龙8国际娱乐网址 简单,易获得好的光束质量,但转换效率相对较低;相对于腔外倍频龙8国际娱乐网址 ,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龙8国际娱乐网址 手段,该龙8国际娱乐网址 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。
龙8国际娱乐网址 实现思路
鉴于已有龙8国际娱乐网址 不易获得高效率、高光束质量的频率变换激光的缺陷,本专利龙8国际娱乐网址 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,本专利龙8国际娱乐网址 的龙8国际娱乐网址 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,所述倍频模块与所述拉曼模块能够共用同一谐振腔即通过仅保留基频倍频分光镜并改变基频倍频分光镜的膜系实现。基于上述方案,进一步优选的,Q开关所改变的峰值功率至少以兆瓦特为单位的功率。基于上述方案,进一步优选的,所述基频腔镜1镀有对基频光的高反射的膜系,倍频腔镜2镀有对基频光及倍频光都高反射的膜系,拉曼腔镜3镀有对倍频光及拉曼光都高反射的膜系,输出镜4镀有对倍频光高反射拉曼光部分透过的膜系,具体透过率为实验得到的最佳值;基频倍频分光镜8镀有对基频光高反射、倍频光高透射的膜系,倍频拉曼分光镜9镀有对倍频光高透射拉曼光高反射的膜系。基于上述方案,进一步优选的,所述激光模块的工作介质选择下述固体激光介质、液体激光介质、气体激光介质中的任意一种。基于上述方案,进一步优选的,所述激光模块依据所选择的激光介质对应选择下述任意一种激励方式;所述激励方式包括光泵浦激励、电解离激励以及化学反应激励。基于上述方案,进一步优选的,所述Q开关6选择下述电光调Q元件、声光调Q元件、转镜调Q元件、饱和吸收染料调Q元件中任意一种。基于上述方案,进一步优选的,所述倍频晶体选择磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。基于上述方案,进一步优选的,所述拉曼介质选择固体拉曼介质、液体拉曼介质、气体拉曼介质中任意一种。本专利龙8国际娱乐网址 还要提供一种基于上述任意方案所述的腔内倍频拉曼激光器的频率变换装置。本专利龙8国际娱乐网址 还要提供一种基于上述任意方案所述的腔内倍频拉曼激光器的产生腔内倍频拉曼激光的方法;其特征在于,包括:所述激光模块产生基频光;所述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;且所述基频光在通过所述倍频晶体时所产生的倍频光,通过所述基频倍频分光镜将所述倍频光透射至拉曼模块内且同时通过所述基频倍频分光镜对基频光进行反射以使得其能够在基频谐振腔内形成振荡;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。与现有龙8国际娱乐网址 相比,本专利龙8国际娱乐网址 的有益效果:本专利龙8国际娱乐网址 所述方案能够构成高效率高光束质量腔内倍频拉曼激光器,其相较于只在一点聚焦的一般腔内拉曼激光器,每个传输周期内,光束聚焦在两个不同位置,由于焦点分散,且同一位置两次聚焦的间隔时间长,因此可以大大降低热效应对频率转换效率和光束质量的影响,从而获得高效率、高光束质量的变频激光进行输出。附图说明为了更清楚地说明本专利龙8国际娱乐网址 实施例或现有龙8国际娱乐网址 中的龙8国际娱乐网址 方案,下面将对实施例或现有龙8国际娱乐网址 描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利龙8国际娱乐网址 的一些实施例,对于本领域普通龙8国际娱乐网址 人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利龙8国际娱乐网址 所述腔内倍频拉曼激光器的实施例中的实施例1、实施例2所描述的激光器装置的结构示意图;图2是根据本专利龙8国际娱乐网址 所述腔内倍频拉曼激光器的实施例中的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所描述的激光器倍频光束传输图;图3是根据本专利龙8国际娱乐网址 所述腔内倍频拉曼激光器的实施例中的实施例1、实施例3所描述的激光器倍频光每传输一周光束在倍频模块内发射聚焦情况;图4是根据本专利龙8国际娱乐网址 所述腔内倍频拉曼激光器的实施例中的实施例2、实施例4所描述的激光器倍频光每传输一周光束在倍频模块内发射聚焦情况;图5是根据本专利龙8国际娱乐网址 所述腔内倍频拉曼激光器的实施例中的实施例3、实施例4所描述的激光器装置的结构示意图;图中:1、基频腔镜;2、倍频腔镜;3、拉曼腔镜;4、输出镜;5、激光模块;6、Q开关;7、倍频晶体;8、基频倍频分光镜;9、倍频拉曼分光镜;10、拉曼介质,11、基频模块,12、倍频模块,13、拉曼模块。具体实施方式为使本专利龙8国际娱乐网址 的目的、龙8国际娱乐网址 方案和优点更加清楚,下面将结合本专利龙8国际娱乐网址 实施例中的附图,对本专利龙8国际娱乐网址 的龙8国际娱乐网址 方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利龙8国际娱乐网址 一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本

【龙8国际娱乐网址 保护点】
1.一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。

【龙8国际娱乐网址 特征摘要】
1.一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。2.根据权利要求1所述的腔内倍频拉曼激光器,其特征在于:所述倍频模块与所述拉曼模块能够共用同一谐振腔即通过仅保留基频倍频分光镜并改变基频倍频分光镜的膜系实现。3.根据权利要求1所述的腔内倍频拉曼激光器,其特征在于:所述基频腔镜1镀有对基频光高反射的膜系,倍频腔镜2镀有对基频光及倍频光都高反射的膜系,拉曼腔镜3镀有对倍频光及拉曼光都高反射的膜系,输出镜4镀有对倍频光高反射拉曼光部分透过的膜系,具体透过率为实验得到的最佳值;基频倍频分光镜8镀有对基频光高反射、倍频光的膜系,倍频拉曼分光镜9镀有对倍频光高透拉曼光高反射的膜系。4.根据权利要求1所述的腔内倍频拉曼激光器,其特征在于:所述激光模块的工作介质...

【专利龙8国际娱乐网址 属性】
龙8国际娱乐网址 研发人员:王鹏远郭敬为刘金波陈莹王颜超蔡向龙张百超
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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