本發(fā)明是一種兩級聯(lián)用外腔拉曼激光器，它是利用端泵的外腔產(chǎn)生一級stokes種子激光，然后再利用長光程腔對種子激光放大，目的是實現(xiàn)高效的輸出拉曼波長。該發(fā)明設(shè)計是一種高效的激光波長轉(zhuǎn)換裝置。
技術(shù)背景
激光是一種特殊光源，具有單色性，但是目前的激光器并不能產(chǎn)生所有的波長，為了一些特殊的波長要求，就需要對目前現(xiàn)有的激光波長加以轉(zhuǎn)換，來產(chǎn)生各種需要的波長。
受激拉曼是一種重要的激光變頻方法，目前國內(nèi)外對受激拉曼激光變頻技術(shù)都做了大量的研究和應(yīng)用,但是目前該領(lǐng)域的應(yīng)用具有較多的局限；例如，固體拉曼介質(zhì)具有較高的增益，但是固體介質(zhì)也存在熱消散性能差的缺點，所以固體拉曼介質(zhì)只能應(yīng)用在小能量激光器變頻(微焦級別)。
氣體和液體具有可流動性，所以氣體和液體拉曼介質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于毫焦級別以上的激光器激拉曼變頻,但是氣體拉曼介質(zhì)的增益系數(shù)要比固體低，所以氣體拉曼激光器的轉(zhuǎn)換效率要比固體低；采用一些發(fā)明和設(shè)計，通過對外加光腔和延長光程的方法來實現(xiàn)激光的高效轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明采用腔增強的方法實現(xiàn)受激拉曼，其優(yōu)點在于(1)外腔受激拉曼降低受激拉曼閾值，可以讓更加多的激光器實現(xiàn)拉曼變頻，拓寬了拉曼變頻技術(shù)的范圍；(2)長光程腔的使用可以實現(xiàn)泵浦激光向拉曼激光的高效率轉(zhuǎn)換，這個已經(jīng)在實驗中充分的驗證；(3)氣體相對于固體其不容易受拉曼過程中的熱效應(yīng)影響，使用氣體做為拉曼介質(zhì)可以承受更高的泵浦能量；總的來說，該發(fā)明是一種新的波長轉(zhuǎn)換方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的實用性是能夠?qū)す膺M(jìn)行波長變換。激光光源可以利用該發(fā)明裝置對其波長實現(xiàn)受激拉曼變換，最終輸出一階stokes波長；其過程是：泵浦激光器輸出激光先通過外腔式受激拉曼，其中泵浦激光聚焦到外腔的中心，拉曼激光通過在共心的外腔中振蕩實現(xiàn)增益,然后泵浦激光和拉曼激光一起從外腔中輸出然后經(jīng)過凹面高反射鏡的折反將兩束共線的激光導(dǎo)入到長光程腔構(gòu)成的長光程的拉曼介質(zhì)中，在該拉曼介質(zhì)中泵浦激光被消耗，拉曼激光得到了充分的放大,最后再經(jīng)過分光裝置將泵浦激光和一階stokes激光分離。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
一種兩級聯(lián)用外腔拉曼激光器，包括：泵浦激光器(1)，前腔鏡(2)，拉曼池一(3)，輸出耦合腔鏡(4)，凹面高反鏡(5)，長光程腔鏡一(6)，拉曼池二(7)，長光程腔鏡二(8)；
其特征在是：其中前腔鏡(2)，拉曼池一(3)，輸出耦合腔鏡(4)組成了外 腔受激拉曼振蕩器，其中凹面高反鏡(5)，長光程腔鏡一(6)，拉曼池二(7)，長光程腔鏡二(8)組成了長光程受激拉曼放大器；
泵浦激光器(1)的輸出激光依次經(jīng)前腔鏡(2)、拉曼池一(3)、輸出耦合腔鏡(4)輸出；輸出耦合腔鏡(4)輸出的激光經(jīng)凹面高反鏡(5)的反射再經(jīng)長光程腔鏡一(6)、拉曼池二(7)、長光程腔鏡二(8)輸出。
凹面高反鏡(5)將泵浦激光和拉曼激光聚焦于相對設(shè)置的長光程腔鏡一(6)、和長光程腔鏡二(8)之間的空間一點，以這個焦點為長光程腔的聚焦平面設(shè)置長光程腔鏡一(6)、拉曼池二(7)、長光程腔鏡二(8)組成長光程受激拉曼放大器。
泵浦激光器(1)可以是任意一種脈沖或者準(zhǔn)連續(xù)激光器。
前腔鏡(2)結(jié)構(gòu)為月牙鏡，凸面為非球面結(jié)構(gòu)，凹面為球面結(jié)構(gòu)對其透射激光起聚焦作用，凸面鍍有泵浦激光高透膜，凹面鍍有泵浦激光高透和一階stokes激光高反膜，中間放置拉曼池一(3)，拉曼池一(3)為相對兩端帶有透明窗口的密閉容器，輸出耦合腔鏡(4)其外形結(jié)構(gòu)和前腔鏡(2)結(jié)構(gòu)相同，凸面鍍有泵浦激光和一階stokes激光高透膜，凹面鍍膜使得泵浦激光高透而且一階stokes激光以一定比例輸出；
前腔鏡(2)和輸出耦合腔鏡(4)利用兩者的凹面構(gòu)成共心腔，前腔鏡(2)要對透射平行激光起到聚焦作用，其焦距等于共心腔長的1/2，輸出耦合腔鏡(4)對透射的發(fā)散激光起整形作用使其轉(zhuǎn)換為平行激光。
凹面高反鏡(5)要鍍有泵浦波長和一階stokes激光波長的高反膜。
拉曼池二(7)是相對兩端帶有透明窗口的密閉容器，長光程腔鏡一(6)和長光程腔鏡二(8)相對設(shè)置于拉曼池二(7)內(nèi)部兩透明窗口之間；長光程腔鏡一(6)和長光程腔鏡二(8)為采用偏心打通孔的凹面反射鏡，其表面鍍有泵浦激光和一階stokes激光高反膜(最好能實現(xiàn)寬波段的高反射率)。
拉曼池一(3)和拉曼池二(7)中的氣體可以根據(jù)所需波長選擇相應(yīng)的氣體(常用的拉曼氣體有：H2,CO2，CH4或O2)；如果對該設(shè)計稍作改動選用固體或者液體拉曼介質(zhì)同樣也適用于該種發(fā)明裝置；值得注意的是該裝置中拉曼池一(3)和拉曼池二(7)所選用的拉曼介質(zhì)必須為同種介質(zhì)；如果拉曼介質(zhì)是氣體，則適當(dāng)選擇氣壓可使效果更好。
附圖說明
說明書附圖1中的器件名稱如下：
(1)泵浦激光器
(2)前腔鏡
(3)拉曼池一
(4)輸出耦合腔鏡
(6)凹面高反鏡
(7)長光程腔鏡一
(8)拉曼池二
(9)長光程腔鏡二
其中(2)、(3)、(4)組成了外腔受激拉曼振蕩器，
其中(5)、(6)、(7)、(8)組成了長光程受激拉曼放大器，
具體實施方式
為詳細(xì)描述本發(fā)明的具體工作過程及使用方法，結(jié)合實際應(yīng)用情況，舉例說明本發(fā)明的具體實施方式。
實施例，對Nd:YAG基頻激光的一階stokes轉(zhuǎn)換。
為實現(xiàn)Nd:YAG基頻激光的高效轉(zhuǎn)換，本實施例中采用Quangtel固體激光器，其輸出波長為1.064微米，脈寬為5納秒。
外腔受激拉曼振蕩器包括前腔鏡、拉曼池一、輸出耦合腔鏡三部分。選用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼加工拉曼池一，并且拉曼池一兩端帶有高透射率的窗口，拉曼池一的總體長度為20公分，拉曼池一充裝的有高純度的氫氣，其氣壓為4-7兆帕。前腔鏡和輸出耦合腔鏡的外形結(jié)構(gòu)呈月牙形狀，其材質(zhì)為JGS3，鏡面直徑25.4毫米。
其中凹面的曲率是-150毫米，凸面為非球面，凸面面型通過數(shù)學(xué)計算所得，總之其該月牙鏡的透射焦距是-150毫米，前腔鏡和輸出耦合腔鏡的鍍膜有所不同，前腔鏡的凸面鍍1.064微米高透膜，凹面鍍1.064微米高透射和1.900微米高反射膜，輸出耦合腔鏡的凸面鍍1.064微米和1.900微米高透射膜，凹面鍍1.064微米高透射和1.900微米90％的反射膜；前腔鏡和輸出耦合腔鏡通過調(diào)整支架固定于拉曼池拉曼池一兩端，前腔鏡和輸出耦合腔鏡的凹面相對，其凹面到凹面的距離為300毫米。
長光程受激拉曼放大器包括凹面反射鏡、長光程腔鏡一、拉曼池二和長光程腔鏡二這四部分；凹面反射鏡為平凹結(jié)構(gòu)，鏡面直徑25.4毫米，凹面曲率為-1500毫米，凹面反射鏡的凹面鍍有0.632微米、1.064微米和1.900微米的三波段高反射率膜；選用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼加工拉曼池二，拉曼池兩端通過法蘭安裝有激光高透過率的窗口，拉曼池二的總體長度為120公分，拉曼池二中充裝有高純度氫氣，充裝氣壓在1-2兆帕之間；長光程腔鏡一和二為同種結(jié)構(gòu)材質(zhì)和鍍膜，它們的結(jié)構(gòu)為平凹鏡，鏡面直徑50毫米，在距離鏡面邊緣處8毫米處開有一個直徑為10毫米的通孔，其凹面的曲率為-500毫米，凹面鍍有0.632微米、1.064微米和1.900微米的三波段高反射率膜，長光程腔鏡一和二通過導(dǎo)軌和調(diào)整支架固定于拉曼池內(nèi)部，長光程腔鏡一和二的凹面相對，其凹面到凹面的距離約98公分；另外該實施例中光程長度可以通過長光程腔鏡一和二加以控制。
以上所有設(shè)備和器件按照附圖中的圖1設(shè)置之后要通過Research Electro-Optics.Inc生產(chǎn)的He-Ne激光器的0.632納米激光可見波長對整個光路調(diào)節(jié)，具體的做法是：先將泵浦激光和He-Ne激光通過二相色鏡合束，后續(xù)的調(diào)節(jié)參考0.632納米激光，依次設(shè)置外腔受激拉曼振蕩器和長光程受激拉曼放大器，通過0.632納米激光的光路就可以判斷1064納米的光路。
所有器件通過0.632納米激光調(diào)節(jié)完畢后要遮擋0.632納米激光，以防止固體激光或者拉曼激光的回光進(jìn)入He-Ne激光器。
該實施例的后續(xù)分光可采用棱鏡或者鍍有1.064納米高反射率和1.900納米高透射率膜的二相色鏡就能得到1.900微米的一階stokes激光輸出。