一种拉曼放大系统技术方案

本发明专利技术公开了一种拉曼放大系统，所述系统包括：泵浦源，泵浦源发出波长为λ

【技术实现步骤摘要】
一种拉曼放大系统


[0001]本专利技术涉及一种高效率的拉曼放大系统。

技术介绍

[0002]拉曼效应是改变激光波长的一种重要途径。拉曼散射光的波长受泵浦光波长和拉曼介质的拉曼频移影响，所得拉曼光波长范围可以达到紫外到红外。常用的拉曼介质有气体和晶体拉曼介质，相对于气体拉曼介质，晶体拉曼介质具有拉曼增益高、热导率高、损伤阈值高、体积小等优点。
[0003]近年来，随着晶体制备技术的发展，以晶体作为拉曼介质的拉曼激光器在通讯、交通、测量、医疗和国防等领域都得到了广泛应用。但是在激光测距、激光雷达、自由空间通信等应用领域中，晶体拉曼激光器可能无法兼顾激光的光束质量和输出功率(或能量)，在实现良好光束质量的同时，往往以牺牲输出功率(或能量)为代价，因此需要对激光的输出功率(或能量)进一步放大。而拉曼激光器与拉曼放大器的组合可以保证激光在具备良好的光束质量的情况下，获得更高的脉冲能量或平均功率。因此拉曼放大器具备增加激光传播距离的潜力，在激光测距、激光雷达、自由空间通信等领域拥有广阔的应用前景。传统的单通拉曼放大器结构，受限于拉曼晶体的尺寸，很难实现高效率的拉曼放大。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种拉曼放大系统，本专利技术克服上述单通结构的拉曼放大器的技术缺点，可以实现高效率的拉曼放大，大幅提高拉曼激光的输出功率，可工作的波长根据所选择材料的不同覆盖紫外、可见光到红外波段，详见下文描述：
[0005]一种拉曼放大系统，所述系统包括：泵浦源，
[0006]所述泵浦源发出波长为λ
P
的泵浦光，通过分光镜分为两束：一束作为拉曼放大器的泵浦光，通过时间延迟装置和放大器，经第一望远镜器件的光束口径调整和准直后，通过45
°
的第一二向色镜，进入由第一拉曼晶体、第一平面反射镜、第二平面反射镜组成的拉曼放大器；
[0007]另外一束光经第三平面反射镜反射，注入拉曼振荡器，产生波长为λ
S
的斯托克斯光，拉曼振荡器由第四平面反射镜、第二拉曼晶体、凹面反射镜组成；
[0008]波长为λ
S
的斯托克斯光经第二望远镜器件的光束口径调整和准直，经45
°
的第二二向色镜、第一二向色镜反射后，进入拉曼放大器。
[0009]其中，第一拉曼晶体左右两侧摆放第一平面反射镜和第二平面反射镜，第一平面反射镜和第二平面反射镜相互平行，不垂直于光轴，也不平行于光轴；
[0010]所述第一平面反射镜和第二平面反射镜都对泵浦光高透，对斯托克斯光高反。
[0011]所述第四平面反射镜对泵浦光高透，对斯托克斯光高反；凹面反射镜对泵浦光高反，对斯托克斯光具有部分透过率。
[0012]所述第一拉曼晶体和第二拉曼晶体采用同一种类的拉曼介质，具备相同的拉曼频
移；
[0013]泵浦光波长的倒数和斯托克斯光波长的倒数之差等于第一拉曼晶体和第二拉曼晶体共同的拉曼频移。
[0014]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0015]1、该放大器可以通过选用金刚石、钨酸钡等块状晶体作为拉曼晶体，可实现不同波长、输出线宽和功率的输出；
[0016]2、本专利技术通过第一、第二平面反射镜和第一拉曼晶体实现了多通拉曼放大器结构，无需复杂的制造工艺和流程，且能够有效提取泵浦光能量，增加了拉曼放大器的设计自由度，提高了能量提取效率和拉曼转换效率；
[0017]3、本专利技术可以通过调节第一、第二平面反射镜的摆放角度或第二平面反射镜的摆放位置来控制斯托克斯光在放大器内的振荡次数，从而使泵浦光提取效率达到最高。
[0018]4、本专利技术通过调节时间延迟装置，可以控制斯托克斯种子光峰值和泵浦光峰值的时间间隔，实现泵浦光和斯托克斯光在时间域的良好耦合，可以有效提取泵浦光的能量，大幅提高拉曼转换效率；
[0019]5、由于斯托克斯光多次通过第一拉曼晶体，在时间域上斯托克斯光与泵浦光多次发生相互作用，在泵浦光脉冲持续时间内充分提取泵浦光能量，将其充分转换为斯托克斯光能量，实现高效的拉曼放大。
[0020]6、本专利技术可以突破拉曼晶体尺寸的限制，使基于受激拉曼散射的脉冲激光放大技术不再被拉曼晶体尺寸限制，实现高效率、高能量、高功率的拉曼激光输出；
[0021]7、泵浦源和种子源脉宽可调，泵浦源脉宽可调，泵浦光脉宽可以是纳秒，微秒，毫秒，秒量级，且需要保证在泵浦光脉冲持续时间结束前，斯托克斯光可以结束在第一、第二平面反射镜之间的振荡，从第一拉曼晶体右侧端面出射，并不再被第二平面反射镜反射。
[0022]8、在第一、第二平面反射镜相互平行，不垂直于光轴，也不平行于光轴的条件下，出射斯托克斯光的传播方向与光轴平行且垂直于第一拉曼晶体端面；大幅度增加了拉曼放大器的设计自由度，并降低了计算拉曼放大光出射方向的难度；
附图说明
[0023]图1为一种拉曼放大系统的结构示意图；
[0024]图2为拉曼放大器的光路示意图。
[0025]附图1中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026]1：泵浦源；2：分光镜；
[0027]3：时间延迟装置；4：放大器；
[0028]5：第一望远镜器件；6：第一二向色镜；
[0029]7：第一平面反射镜；8：第一拉曼晶体；
[0030]9：第二平面反射镜；10：第三平面反射镜；
[0031]11：第四平面反射镜；12：第二拉曼晶体；
[0032]13：凹面反射镜；14：第二望远镜器件；
[0033]15：第二二向色镜。
[0034]附图2中，第一平面反射镜7和第二平面反射镜9与竖直方向的锐角夹角都为θ，矩
形AMLT是第一拉曼晶体8的纵截面，作辅助线：CD、DF、GN、PQ、RS、JI。AB
⊥
BC，CD
⊥
AQ，DF
⊥
AM，GN
⊥
AM，PQ
⊥
AM，RS
⊥
TL，JI
⊥
RJ，BC//DF，GN//DF，NO＝HK，OM＝KL。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0036]实施例1
[0037]本专利技术实施例提出了一种基于拉曼晶体材料的拉曼放大系统，参见图1，包括：泵浦源1、分光镜2、时间延迟装置3、放大器4、第一望远镜器件5、第一二向色镜6、第一平面反射镜7、第一拉曼晶体8、第二平面反射镜9、第三平面反射镜10、第四平面反射镜11、第二拉曼晶体12、凹面反射镜13、第二望远镜器件14、第二二向色镜15。
[0038]其中，泵浦源1发出波长为λ
P
的泵浦光，通过分光镜2分为两束：一束作为拉曼放大器的泵浦光，通过时间延迟装置3和放大器4，经第一望远镜器件5的光束口径调整和准直后，通过45
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉曼放大系统，其特征在于，所述系统包括：泵浦源，所述泵浦源发出波长为λ
P
的泵浦光，通过分光镜分为两束：一束作为拉曼放大器的泵浦光，通过时间延迟装置和放大器，经第一望远镜器件的光束口径调整和准直后，通过45
°
的第一二向色镜，进入由第一拉曼晶体、第一平面反射镜、第二平面反射镜组成的拉曼放大器；另外一束光经第三平面反射镜反射，注入拉曼振荡器，产生波长为λ
S
的斯托克斯光，拉曼振荡器由第四平面反射镜、第二拉曼晶体、凹面反射镜组成；波长为λ
S
的斯托克斯光经第二望远镜器件的光束口径调整和准直，经45
°
的第二二向色镜、第一二向色镜反射后，进入拉曼放大器。2.根据权利要求1所述的一种拉曼放大系统，其特征在于，第一拉曼晶体左右两侧摆放第一平面反射镜和第二平面反射镜，第一平面反射镜和第二平面反射镜相互平行，不垂直于光轴，也不平行于光轴；所述第一平面反射镜和第二平面反射镜都对泵浦光高透，对斯托克斯光高反。3.根据权利要求2所述的一种拉曼放大系统，其特征在于，所述第四平面反射镜对泵浦光高透，对斯托克斯光高反；凹面反射镜对泵浦光高反，对斯托克斯光具有部分透过率。4.根据权利要求3所述的一种拉曼放大系统，其特征在于，所述第一拉曼晶体和第二拉曼晶体采用同一种类的拉曼介质，具备相同的拉曼频移；泵浦光波长的倒数和斯托克斯光波长的倒数之差等于第一拉曼晶体和第二拉曼晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，郝鑫，郑浩，齐瑶瑶，丁洁，颜秉政，王雨雷，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：