一种缩束多光程拉曼激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明激光技术领域，具体涉及一种缩束多光程拉曼激光器。本发明提供的一种 新型的外腔拉曼激光器，主要是利用泉浦光注入到受激拉曼谐振腔W实现对泉浦激光的高 效转换。与其他方法的不同的是该设计腔外泉浦激光环状光斑注入，腔内多次缩束和聚焦 W实现降低受激拉曼低阔值和实现低泉浦功率条件下实现更高的拉曼转换效率。 技术背景
[0002] 激光是一种特殊光源，具有很好的单色性，但是目前的激光器并不能产生所有的 波长，为了 一些特殊的波长要求，就需要对目前现有的激光波长加 W转换，来产生需要的波 长。激光波长转换的方法有倍频、受激拉曼、光学参量振荡等。其中倍频是向短波长转化， 受激拉曼和光学参量是向长波长转化。光学参量振荡在转化率和光束质量等方面都要明显 比受激拉曼差很多。目前对单光程，多光程和腔内拉曼激光器做了相应的研究。1.单光程 设计由于对泉浦光的损耗较小，所W采用长聚焦时拉曼的效率转换可W达到80%左右，但 是其缺点就是拉曼阔值比较高，不适合应用于低功率的泉浦激光。2.腔内拉曼虽然可W非 常有效地降低阔值，提高受激拉曼的转化率，但需要对激光器的光学谐振腔有非常大的修 改。所W并不是所有激光器都适合腔内拉曼：例如光纤激光器和纳砂级别W下脉冲激光器 等。3.化rriot多光程受激拉曼可W有效的降低对泉浦激光的阔值0. 178丽（在1064皿泉 浦，3. 9MPa的&作为拉曼介质），而且可W达到可观的转换效率，但是化rriot多光程的设 计复杂、调节困难、对实验装置的机械振动很敏感（与激光的光程次数呈正相关的关系）等 等缺点。
【发明内容】
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[0003] 针对W上技术难题，本发明提供了一种缩束多光程拉曼激光器，采用泉浦激光腔 外注入式用来减小泉浦光的损耗。利用负支共焦非稳定腔的多次振荡和聚焦延长了受激拉 曼的有效作用长度用来达到降低阔值提高转换效率的目的。在负支共焦非稳定腔中，光束 不断的被压缩，其拉曼转换效率会大幅提升。
[0004] 光束压缩能促进受激拉曼增益的原理，可W参考稳态受激拉曼散射过程，受激拉 曼光小信号放大满足：
[0005] Is(Z) = Is(O) exp (gIpZ)
[000引其中；L(Z)为放大后的拉曼激光强，L(O)为拉曼种子激光强，g为稳态增益系数， Ip为泉浦光强，Z浦光作用长度。
[0007] 光束的压缩的相当于Ip增大和有效作用长度Z增长。因此利用负支共焦非稳定 腔的光束压缩特性在受激拉曼波长转换中是有效的方法。
[0008] 为了实现泉浦光腔外注入式腔内受激拉曼，本发明使用现有的激光作为泉浦光 源，经过棱镜后将泉浦光的圆形实必光斑变换为环状空必光斑。在负支共焦非稳腔中安放 刮刀镜，其用途是将激光导入到负支共焦非稳定腔中。在负支共焦非稳定腔内，对环状光斑 来回振荡，振荡的过程中光斑的半径不断的被缩小和多次聚焦，该种设计有利于增加拉曼 转换的有效长度，能实现提高受激拉曼转换效率的目的。本发明中腔镜一和腔镜二组成的 负支共焦非稳腔中只有被转换的拉曼激光才会被镜一禪合输出，该种设计的可W实现对泉 浦激光的最大化利用。
[0009] 本发明的具体技术解决方案如下：
[0010] 本发明提供的一种缩束多光程拉曼激光器包括泉浦激光器、棱镜、刮刀镜、腔镜 一、拉曼池、腔镜二；腔镜二、拉曼池、刮刀镜和腔镜一同轴放置构成负支共焦非稳定腔；拉 曼池和腔镜一间设有刮刀镜，刮刀镜的镜面与负支共焦非稳定腔光轴呈45°放置；负支共 焦非稳定腔外部，刮刀镜的一侧向外依次放置有棱镜和泉浦激光器；棱镜和泉浦激光器的 光轴与非稳腔的光轴垂直。
[0011] 腔镜一与腔镜二相对设置，采用共焦位置摆放；腔镜一的曲率半径大于腔镜二的 曲率半径，腔镜一为凹凸镜，两面曲率半径相同，凹面锥泉浦光高反和拉曼光输出禪合膜， 其拉曼输出禪合率在50-80%，凸面锥拉曼光增透膜；腔镜二为平凹镜，其凹面锥泉浦光和 拉曼光高反膜；腔镜一和腔镜二组成光腔的放大率为M1，要求Ml > M2 ;M1的最佳取值范围 为1. 4-2, M2的最佳取值范围为1. 2-1. 5。。
[0012] 气体拉曼池为长条管状结构，气体拉曼池的长度方向的中必位置处于负支共焦非 稳定腔的焦点处。
[0013] 棱镜形状为双锥体（形如梭子状），上下两个顶点构成了其光轴，在使用 时其光轴要与泉浦激光器发出的激光共轴；棱镜表面锥增透膜，棱镜的顶角为2,边 长为1，对于半径为r的光斑，经过棱镜后产生的环形光斑的内外半径之比（M2)为
''其中'=a;rcsin(cos/n)，n是棱镜的折射率（如图4所 示）。
[0014] 刮刀镜为一个中间开有楠圆孔的圆形高反镜片，其圆必的位置要在腔镜二和腔镜 一构成负支共焦非稳定腔光轴和棱镜的光轴的交叉点处；刮刀镜镜面要与负支共焦非稳腔 的光轴呈45° ;刮刀镜距离焦点的距离小于腔镜二距离焦点的距离；刮刀镜锥泉浦光高反 膜，中必楠圆孔的45°投影是半径为I
的圆。
[0015] 本发明的光学设备和光学器件按照W上结构安放，总体的结构是；两个光轴和一 个交叉点。两个光轴分别为；泉浦激光器输出的激光和棱镜共同的光轴命名为光轴-1，另 外一个光轴是腔镜一，拉曼池，刮刀镜，腔镜二共同组成了负支共焦非稳腔其光轴命名为光 轴-2,光轴-1和光轴-2垂直，其交叉点在刮刀镜的镜面中必，另外刮刀镜与光轴-1和光 轴-2的夹角都为45。。
【附图说明】
[0016] (1)图1为本发明的结构示意图，图中的器件名称如下；1 ;激光器，2:棱镜，3:刮 刀镜，4:腔镜一，5:拉曼池，6:腔镜二。
[0017] 激光器1发出的泉浦激光被棱镜2扩束，扩束后的泉浦激光经过刮刀镜3的45° 反射后注入到腔镜4,拉曼池5,腔镜6组成的负支共焦非稳定腔。
[001引 （2)图2为刮刀镜的外形和表面锥膜区域示意图。
[0019] (3)图3为本发明