[其他]小型內腔喇曼移頻激光器

無效

• 申請號: 87214068
• 申請日: 1987-10-10
• 公開（公告）號: CN87214068U
• 公開（公告）日: 1988-09-07
• 發明（設計）人: 姚敏言;婁采蕓;郭奕理;張戟;湯劍鳴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/101
• 分類號: H01S3/101
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 廖元秋,胡蘭芝

本實用新型屬于可調諧激光器，特別是屬于小型的激光泵浦與氣體喇曼介質同置于一共振腔內的移頻激光器。

在氣體介質中進行受激喇曼散射非線性光學移頻是在光波波段進行頻率轉換的一種十分有效的手段。在實際應用中為了降低受激拉曼的振蕩閾值，提高能量轉換效率，國內外對拉曼移頻激光器共振腔的結構及其他因素的影響進行了大量的研究，為此人們提出將拉曼池放在泵浦激光腔內構成內腔雙波長振蕩器。美國專利（4，327，337）題為“高功率激光器腔內的拉曼移頻”（Intracavity????Raman????Fre－quency????Conve????rsion????in????A????High????Power????Laser）公布了一種內腔拉曼移頻激光器的結構，如圖1所示：拉曼池〔6〕與激光介質〔4〕置于反射鏡〔1〕和〔3〕組成的共振腔內，反射鏡〔1〕是對泵浦光波長全反射膜片，反射鏡〔3〕是對泵浦光波長高反，對受激拉曼光波長部分透射膜片。在共振腔中激光介質與拉曼池之間插入一鏡片〔2〕對拉曼光波長高反，對泵浦光波長高透，鏡片〔2〕和〔3〕構成對拉曼光的振蕩腔。調Q開關置于鏡片〔1〕和〔2〕之間，拉曼池內充有氣體拉曼介質，兩端由窗片〔7〕、〔8〕密封。此種結構產生拉曼振蕩閾值仍很高，只適用于平均輸出功率在10W以上的大功率激光器，需要用大尺寸的激光介質及較強的輸入電功率。美國AD報告7127609報導了另一種共振腔結構的內腔拉曼移頻器，題目為“用Nd：YAG為泵浦在甲烷中的受激拉曼散射”（Stimulated????Raman????Scattering????in????Methane????With????Nd：YAG????Pump）如圖2所示，兩端封有平面窗片〔7〕〔8〕，內充甲烷氣體的拉曼池［6］置于由反射鏡［1］和［3］組成的Nd：YAG［4］振蕩腔內。與上述美國專利不同的是在拉曼池［6］兩端加有一對凸透鏡使泵浦光束聚焦于拉曼池中以提高光強密度，降低閾值。起偏器［11］與電光調Q晶體［5］置于反射鏡［1］與凸透鏡［9］之間，但腔內沒有圖1所示的對拉曼光高反的鏡片［2］，故鏡片［1］和［3］處均有1.54μm的拉曼光輸出。因此這種結構仍不適用于低電功率輸入的小型拉曼移頻激光器。

本實用新型對上述內腔拉曼移頻激光器的共振腔結構做了改進，為進一步提高受激拉曼散射的轉換效率，降低受激拉曼散射閾值，以便使拉曼移頻激光器小型化、實用化，特別是適用于需要小型輕便，又能產生對人眼安全光束的小功率手持式激光測距儀中。

本實用新型設計了一種小型內腔拉曼移頻激光器共振腔的新結構，它包括由一塊反射鏡和一平凸透鏡組成的光學共振腔，對它們進行光學調整，使其光學準直、共軸、反射鏡是對泵浦激光波長的全反射鏡，平凸透鏡的平面朝腔外鍍有對泵浦激光波長高反，對拉曼光波長高透的介質膜層，凸面朝腔內鍍有對泵浦光和拉曼光雙波長增透膜。在二鏡之間沿光軸放置著調Q開關、激光泵浦介質及充有高壓氣體的拉曼池。它們互相進行光學準直共軸。拉曼池靠近激光介質的一端封有一塊平凸透鏡，其平面朝拉曼池外鍍有對拉曼光波長高反，對泵浦光波長高透的介質膜層，凸面在拉曼池內有雙波長增透膜，拉曼池另一端封有一雙波長增透平面窗片。

本實用新型采用的此種新結構與上述已有技術描述的結構相比，由于它采用平凸透鏡取代已有技術圖1、圖2中的反射鏡［3］，使其不但對激光泵浦光有反射作用還兼有聚焦作用，采用另一塊平凸透鏡取代已有技術圖1、圖2中的反射鏡［2］、透鏡［9］以及拉曼池窗片［7］，使其只用一塊平凸透鏡就可兼有對拉曼光反饋、雙光聚焦以及對拉曼池（內裝高壓氣體）密封三種功能。采用本實用新型的這種結構，不但提高了光強密度、而且減少了光學元件及其光學界面的損耗，使結構緊湊，因此是一種具有拉曼散射閾值低，輸入電功率小，而獲得高的能量轉換效率的小型實用內腔拉曼移頻激光器。

下面結合附圖對本實用新型作更為詳細的說明。附圖1為現有的大功率內腔拉曼移頻激光器的共振腔結構。

附圖2為現有的用Nd：YAG為泵浦在甲烷中的受激拉曼散射的共振腔的實驗裝置

附圖3為小型內腔喇曼移頻激光器共振腔結構。

本實用新型的一種最佳實施例是一種用于手持式人眼安全測距儀的小型拉曼頻率激光器，參照圖3敘述如下：激光介質［4］采用YAG晶體棒，調Q開關為染料調Q［5］，將染料盒［5］放置在反射鏡［1］與YAG棒［4］之間，實驗得到這種放置其能量轉換效率高于把染料盒放在YAG棒與拉曼池之間。拉曼池［6］內封裝有60～70個大氣壓的甲烷氣體，為避免在拉曼池中同時存在的另一種非線性過程一受激布里淵散射對腔內光學元件的破壞，經過計算及實驗驗證，反射鏡［1］與平凸鏡［13］的距離L1應小于或等于平凸鏡［13］與［12］之間的距離L2，在此實施例中，我們采用L1為80mm，L2為13.1mm，二平凸鏡的焦距f1＝f2＝60mm。反射鏡［1］為對1.06μm全反射的膜片，平凸透鏡［13］的平面鍍有對1.54μm高反射率，對1.06μm高透這卒的高強度介質膜層，凸面鍍有對1.54μm和1.06μmm雙波長增透膜。平面窗中［8］兩面均鍍有雙波長增透膜，平凸透鏡［12］平面鏡有對1.06μm高反射膜反射率為90～100％對1.54μm透過率約為85～95％。凸面鍍有對雙波長增透膜。在此種實施例中，YAG棒為φ4×50mm，總輸入電能為2.8焦耳印可產生大于5毫焦的1.54μm拉曼移頻光。脈沖寬度約為10ns。由電能到1.54μm的總的能量轉換效率為0.18％，將拉曼池去掉，測該輸入電能下1.06μm輸出，最佳達16.4毫焦，由1.06μm到1.54μm能量轉換效率達26％，光子轉換效率達38％。若用φ5×70mm的YAG棒，電光調Q作為泵浦，獲得8.6～12毫焦的1.54μm輸出，從1.06μm到1.54μm的能量轉換效率達30％以上，光子轉換效率達45％，輸出1.54μm的穩定性優于5％。