專利名稱：多波長固體諧波拉曼激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及多波長激光輸出的激光器，特別是一種多波長固體諧波拉曼激光器。
背景技術：
不同的應用要求有不同的激光波長，有時甚至需要多種波長的同時輸出，比如Lidar。通常為了得到不同波長輸出可以采用可調諧激光，如染料激光和鈦寶石激光，并通過諧波技術來獲得所需波長的輸出。但上述技術中染料激光器體積大、壽命短、污染嚴重；鈦寶石激光器價格昂貴，調節復雜。另外也有采用準分子激光泵浦拉曼氣體獲得一些特定波長的激光，但是體積大、有污染、單一平臺波長覆蓋范圍有限。
發明內容
本發明的目的在于提供一種多波長固體諧波拉曼激光器，利用這單一平臺，獲得多種激光波長以及多波長同時輸出。
本發明的目的通過以下措施來實現利用強激光在氫氣、甲烷等工作氣體、混合氣體或者混合工作氣體中的受激拉曼散射特性產生新的激光譜線的特性；而固體激光的多諧波技術則提供了多個波長的激光輸出作為拉曼激光器的泵浦源，擴展了波長的覆蓋范圍。兩者的組合，即固體激光諧波輸出泵浦到拉曼發生器，再通過拉曼發生器的波長選擇輸出，在單一平臺上獲得波長覆蓋紫外到可見光到近紅外的多波長譜線激光。
本發明的具體技術解決方案如下一種多波長固體諧波拉曼激光器，包括泵浦激光器和拉曼發生器，其特點是所述的泵浦激光器為固體諧波激光器，沿光束的前進方向依次是透鏡、拉曼發生器、透鏡、棱鏡組和小孔，透鏡和透鏡形成共焦系統，固體諧波激光器發出的泵浦光經透鏡聚焦于該拉曼發生器的中心位置，拉曼發生器的激光經透鏡準直輸出，由棱鏡組與小孔配合選擇所需波長的激光輸出。
所述的固體激光器為氙燈泵浦的或LD泵浦的固體脈沖諧波激光器。
所述拉曼發生器是由不銹鋼管和沒有鍍膜的石英平板入射窗和出射窗構成的，該入射窗和出射窗與光軸的垂直面成5-10°的夾角。
所述的棱鏡組也可以用介質膜組來代替。
所述的固體諧波激光器和共焦透鏡之間設有分束鏡，其反射光路上還設有能量計，用于激光功率的檢測。
上述的固體激光的多諧波輸出采用氙燈泵浦或LD泵浦的帶可調級聯倍頻晶體的脈沖固體激光器來獲得，通過簡單調節就可以分別得到波長為532nm、355nm、266nm的激光輸出。
本發明使用的拉曼發生器適用于多種拉曼工作氣體，包括氫氣、甲烷，也可以采用工作氣體的混合工作氣體或者工作氣體與惰性(緩沖)氣體的混合氣體。或者混合氣體或者加入惰性(緩沖)氣體的混合氣體。氫氣和甲烷的拉曼頻移為4155cm-1和2917cm-1，與不同波長泵浦光的組合可以得到覆蓋相應波段的一系列波長。混合工作氣體的作用是獲得相應波長的加強并獲得多個波長的同時輸出。加入緩沖氣體可以調整輸出波長的強度，通過抑制高階拉曼光來加強低階的拉曼光。
與在先技術相比，本發明除了具有體積小、壽命長、調節方便、成本低、沒有污染等優點外，還可以在單一平臺上獲得多波長的同時輸出。尤其是采用LD泵浦的固體激光器其體積小、低能耗的優點更加突出。
圖1為本發明的多波長固體諧波拉曼激光器實施例1結構關系示意圖。
圖2為本發明的多波長固體諧波拉曼激光器實施例2結構關系示意圖具體實施方式
具體實施例1如圖1所示，固體諧波激光器采用英國Spectron Laser Systems公司的SL454G Nd:YAG激光器1，具有二次諧波532nm、三次諧波355nm和四次諧波266nm的輸出，激光脈沖重復頻率為30Hz，脈寬8ns。激光輸出經過石英分束鏡2反射一部分用能量計3監測。透過部分通過石英透鏡4(焦距50cm)聚焦后通過入射窗口5進入拉曼池6(長85cm的不銹鋼管)，并在出射窗口7后用具有相同焦距的石英透鏡8準直，透鏡4和8為共焦系統。入射窗5和出射窗7均是沒有鍍膜的石英平板，并與光軸的垂直面成5-10°的夾角，泵浦光焦點位于拉曼池中心位置。拉曼氣體采用氫氣，甲烷以及氫氣和甲烷混合氣體。泵浦光經準直輸出以后由棱鏡組9將不同階次的Stokes光分開并通過相應的小孔10輸出，并用能量計11測量。本實施例獲得了從紫外(如239.5nm)到近紅外(如1579.3nm)的數十個具有較高功率輸出的激光波長，具體結果見表1。也獲得了具有較高功率的多個波長的同時輸出，具體結果見表2。
表1Raman ShiftWavelength 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/AS22917 294.1 103C1a 355nm/CH4/AS12917 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/AS22917 406 105C1a 532nm/CH4/AS12917 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圖2為本發明的多波長固體諧波拉曼激光器實施例2結構關系示意圖，是一種結構較為緊湊的結構。1為固體諧波激光器，2、3為45°全反偏轉鏡，4，8為構成共焦準直系統的石英透鏡，5、7為石英平板窗口，與光軸的垂直面成5-10°的夾角，6為不銹鋼拉曼池，9為石英棱鏡組，10為選模小孔。
表2
權利要求
1.一種多波長固體諧波拉曼激光器，包括泵浦激光器(1)和拉曼發生器(6)，其特征是所述的泵浦激光器(1)為固體諧波激光器(1)，沿光束的前進方向依次是透鏡(4)、拉曼發生器(6)、透鏡(8)、棱鏡組(9)和輸出孔(10)，透鏡(4)和透鏡(8)形成共焦系統，固體諧波激光器(1)發出的泵浦光經透鏡(4)聚焦于該拉曼發生器(6)的中心位置，拉曼發生器(6)的激光經透鏡(8)準直輸出，由棱鏡組(9)與小孔(10)配合選擇所需波長的激光輸出。
2.根據權利要求1所述的多波長固體諧波拉曼激光器，其特征是所述的固體激光器(1)為氙燈泵浦的或LD泵浦的固體脈沖諧波激光器。
3.根據權利要求1所述的多波長固體諧波拉曼激光器，其特征是所述拉曼發生器(6)是由不銹鋼管和沒有鍍膜的石英平板入射窗(5)和出射窗(7)構成的，該入射窗(5)和出射窗(7)與光軸的垂直面成5-10°的夾角。
4.根據權利要求3所述的多波長固體諧波拉曼激光器，其特征是所述的拉曼發生器(6)中適用的混合氣體包括氫、甲烷，或氫與甲烷的混合工作氣體，或工作氣體與惰性氣體的混合氣體。
5.根據權利要求1所述的多波長固體諧波拉曼激光器，其特征是所述的棱鏡組(9)也可以用介質膜組來代替。
6.根據權利要求1所述的多波長固體諧波拉曼激光器，其特征是在所述的固體諧波激光器(1)和共焦透鏡(4)之間設有分束鏡(2)，其反射光路上還設有能量計(3)。
全文摘要
一種多波長固體諧波拉曼激光器，包括泵浦激光器和拉曼發生器，其特點是所述的泵浦激光器為固體諧波激光器，沿光束的前進方向依次是透鏡、拉曼發生器、透鏡、棱鏡組和小孔，透鏡和透鏡形成共焦系統，固體諧波激光器發出的泵浦光經透鏡聚焦于該拉曼發生器的中心位置，拉曼發生器的激光經透鏡準直輸出，由棱鏡組與小孔配合選擇所需波長的激光輸出。將氣體的受激拉曼散射特性以及固體激光諧波技術相結合，大大擴展了波長的覆蓋范圍。與在先技術相比，本發明的多波長固體諧波拉曼激光器，可以實現在單一平臺上選擇單波長輸出或選擇多波長同時輸出，具有波長豐富，功率較高，使用方便，體積小，成本低廉，沒有污染等優點。
文檔編號H01S3/108GK1476131SQ03129610
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月27日 優先權日2003年6月27日
發明者葉震寰, 樓祺洪, 董景星, 朱曉崢, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所