一种双放大内腔拉曼激光器制造技术

一种双放大内腔拉曼激光器，本发明专利技术涉及固体激光放大器。本发明专利技术的目的是为了解决现有拉曼激光放大器多数为一级一级的同轴放大，需要一定的空间聚焦，同时需要多个拉曼晶体实现，导致拉曼激光放大器结构复杂、能量利用率低的问题。一种双放大内腔拉曼激光器包括：双光放大反射镜一、双光放大反射镜二、种子光放大反射镜一、基频光放大反射镜二、基频光晶体模块一、基频光晶体模块二、拉曼晶体模块、LD泵浦源一、LD泵浦源二、基频光耦合透镜组、基频光模块、种子光耦合透镜组和种子光模块；所述拉曼晶体模块竖直方向的上下分别放置基频光晶体模块一和基频光晶体模块二。本发明专利技术属于激光技术领域。术领域。术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种双放大内腔拉曼激光器


[0001]本专利技术属于激光
，涉及固体激光放大器，更具体的涉及一种拉曼激光放大器。

技术介绍

[0002]自从激光器诞生开始，激光器的应用领域越来越广，随着各领域的发展，对激光器输出功率有越来越高的需求。由于在高功率泵浦激光下，激光晶体会产生严重的热效应，甚至于超过激光晶体的损伤阈值，造成器件的损坏，并且单个激光器的功率输出会达到饱和。这些因素都限制了激光器输出功率，于是为了进一步提高激光器的输出功率，便使用到了激光放大器这一技术。
[0003]激光放大器基本的物理过程与激光器相同。通过激光放大器可以达到更高的激光输出，现已成为高功率激光输出的常用技术手段。
[0004]目前激光放大器大多是通过利用种子光通过激光晶体，将泵浦激光转换为种子光，提高种子光的激光输出功率。现已经发展出的多阶放大，将种子光通过多个激光晶体，进行多次增益放大过程。每经过一次激光晶体，可以使输出的激光功率提升放大，结构较为灵活，但是体积大，且单次放大效率有限。故利用激光偏振特性进行设计，使种子光可以多次通过激光晶体，虽然进一步提高了转换效率，但增加了结构的复杂程度。
[0005]基于拉曼效应的拉曼放大器，其基频光光子入射到拉曼晶体当中，与晶体中的声子发生非弹性碰撞，使得频率为ν
l
的基频光将大量分子激励到“虚”态能级u上，形成了粒子反转数，后发生激光作用，辐射出频率为ν
s1
的一阶斯托克斯光，以一阶斯托克斯光为基频光，重复上述过程，便可产生更高阶的斯托克斯光；而ν
l
与ν
s1
之间称为拉曼频移。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有拉曼激光放大器多数为一级一级的同轴放大，需要一定的空间聚焦，同时需要多个拉曼晶体实现，导致拉曼激光放大器结构复杂、能量利用率低的问题，而提出一种双放大内腔拉曼激光器。
[0007]一种双放大内腔拉曼激光器包括：双光放大反射镜一、双光放大反射镜二、种子光放大反射镜一、基频光放大反射镜二、基频光晶体模块一、基频光晶体模块二、拉曼晶体模块、LD泵浦源一、LD泵浦源二、基频光耦合透镜组、基频光模块、种子光耦合透镜组和种子光模块；
[0008]设置坐标轴，其中x轴方向为水平方向，z轴方向为竖直方向，按右手定则确定y轴；
[0009]所述拉曼晶体模块竖直方向的上下分别放置基频光晶体模块一和基频光晶体模块二；
[0010]所述基频光晶体模块一、拉曼光晶体模块、基频光晶体模块二之间紧贴放置，形成了“三明治”结构；
[0011]所述LD泵浦源一和LD泵浦源二分别放置于基频光晶体模块一和基频光晶体模块
二的水平方向，LD泵浦源一激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块一，LD泵浦源二激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块二；
[0012]所述“三明治”结构的竖直方向上，基频光晶体模块一上放置双光放大反射镜一，基频光晶体模块二下放置双光放大反射镜二；
[0013]所述种子光放大反射镜一在双光放大反射镜一左侧放置，种子光放大反射镜一与双光放大反射镜一夹角为α2；
[0014]所述基频光放大反射镜二在双光放大反射镜二右侧放置，基频光放大反射镜二与双光放大反射镜二夹角按照几何关系为α1为基频光水平入射经基频光放大反射镜二反射后与竖直方向z轴夹角；
[0015]所述种子光模块包括种子光耦合透镜组与种子光源，种子光模块放置于双光放大反射镜二下侧；
[0016]所述基频光模块包括基频光耦合透镜组与基频光一，基频光模块置于基频光放大反射镜二一侧。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术提出了一种双放大内腔拉曼激光器，将基频光与种子光的谐振腔重合，并基于行波激光放大技术使种子光在腔内多次振荡，使种子光和基频光重合体积增大，进而提高能量利用率，使激光器的输出功率大幅度提高，优化了空间结构，结构简单，能量利用率高，输出功率大。
[0019]本专利技术通过将种子光放大过程与基频光放大过程相结合，简化了激光放大器的腔型结构，使放大器进一步小型化。
[0020]本专利技术将基频光晶体与种子光晶体放置在一个谐振腔内，减小了由于复杂的腔型结构，造成的损耗，增加了基频光的功率密度，提高了种子光的转换效率，能量利用率高，输出功率大。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的实施例一的整体俯视结构图；
[0022]图2为本专利技术的实施例一的整体3D示意结构图；
[0023]图中：1
‑
双光放大反射镜一；2
‑
双光放大反射镜二；3
‑
种子光放大反射镜一；4
‑
基频光放大反射镜二；5
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基频光晶体模块一；6
‑
基频光晶体模块二；7
‑
拉曼晶体模块；8
‑
LD泵浦源一；9
‑
LD泵浦源二；10
‑
基频光耦合透镜组；11
‑
基频光模块；12
‑
种子光耦合透镜组；13
‑
种子光模块；
[0024]图3为本专利技术的工作原理图；
[0025]图4为公式模拟范例图。
具体实施方式
[0026]具体实施方式一：本实施方式一种双放大内腔拉曼激光器包括：双光放大反射镜一1、双光放大反射镜二2、种子光放大反射镜一3、基频光放大反射镜二4、基频光晶体模块一5、基频光晶体模块二6、拉曼晶体模块7、LD泵浦源一8、LD泵浦源二9、基频光耦合透镜组
10、基频光模块11、种子光耦合透镜组12和种子光模块13；
[0027]双放大指的是：双光放大反射镜一1和双光放大反射镜二2可以将基频光和种子光两个波长的光放大；
[0028]为方便说明设置如图1的坐标轴，其中x轴方向为水平方向，z轴方向为竖直方向，按右手定则确定y轴；
[0029]所述拉曼晶体模块7竖直方向的上下分别放置基频光晶体模块一5和基频光晶体模块二6；
[0030]所述基频光晶体模块一5、拉曼光晶体模块7、基频光晶体模块二6之间紧贴放置，形成了“三明治”结构；
[0031]所述LD泵浦源一8和LD泵浦源二9分别放置于基频光晶体模块一5和基频光晶体模块二6的水平方向，LD泵浦源一8激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块一5，LD泵浦源二9激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块二6；
[0032]所述“三明治”结构的竖直方向上，基频光晶体模块一5上放置双光放大反射镜一1，基频光晶体模块二6下放置双光放大反射镜二2；
[0033]所述种子光放大反射镜一3在双光放大反射镜一1左侧放置，种子光放大反射镜一3与双光放大反射镜一1夹角为α2(基频光放大反射镜一3延长线与双光放大反射镜一1延长线交点在x轴的夹角(锐角))；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述一种双放大内腔拉曼激光器包括：双光放大反射镜一(1)、双光放大反射镜二(2)、种子光放大反射镜一(3)、基频光放大反射镜二(4)、基频光晶体模块一(5)、基频光晶体模块二(6)、拉曼晶体模块(7)、LD泵浦源一(8)、LD泵浦源二(9)、基频光耦合透镜组(10)、基频光模块(11)、种子光耦合透镜组(12)和种子光模块(13)；设置坐标轴，其中x轴方向为水平方向，z轴方向为竖直方向，按右手定则确定y轴；所述拉曼晶体模块(7)竖直方向的上下分别放置基频光晶体模块一(5)和基频光晶体模块二(6)；所述基频光晶体模块一(5)、拉曼光晶体模块(7)、基频光晶体模块二(6)之间紧贴放置，形成了“三明治”结构；所述LD泵浦源一(8)和LD泵浦源二(9)分别放置于基频光晶体模块一(5)和基频光晶体模块二(6)的水平方向，LD泵浦源一(8)激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块一(5)，LD泵浦源二(9)激发出泵浦光沿x轴水平橫向入射至基频光晶体模块二(6)；所述“三明治”结构的竖直方向上，基频光晶体模块一(5)上放置双光放大反射镜一(1)，基频光晶体模块二(6)下放置双光放大反射镜二(2)；所述种子光放大反射镜一(3)在双光放大反射镜一(1)左侧放置，种子光放大反射镜一(3)与双光放大反射镜一(1)夹角为α2；所述基频光放大反射镜二(4)在双光放大反射镜二(2)右侧放置，基频光放大反射镜二(4)与双光放大反射镜二(2)夹角按照几何关系为α1为基频光水平入射经基频光放大反射镜二(4)反射后与竖直方向z轴夹角；所述种子光模块(13)包括种子光耦合透镜组(12)与种子光源，种子光模块(13)放置于双光放大反射镜二(2)下侧；所述基频光模块(11)包括基频光耦合透镜组(10)与基频光一，基频光模块(11)置于基频光放大反射镜二(4)一侧。2.根据权利要求1所述的一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述种子光模块(13)激发出种子光，种子光通过种子光耦合透镜组(12)竖直入射，经种子光放大反射镜一(3)反射后，在双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)间做周期性的反射运动，且每次反射种子光水平位移为：l2＝L2*tan2α2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)最终反射次数j2满足公式：式中，d2为双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)的镜片长度，L2为双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)间距离，l2为每次反射种子光水平位移，*为乘号；α2为种子光放大反射镜一(3)与双光放大反射镜一(1)的夹角；若得到的j2为整数，直接判断奇偶；若得到的j2有小数不舍弃进一，之后判断j2的奇偶；
若j2为偶数时，种子光出射与入射方向相反；若j2为奇数时，种子光出射与入射方向相同。3.根据权利要求2所述的一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述基频光模块(11)激发出基频光一，基频光一通过基频光耦合透镜组(10)水平入射，经基频光放大反射镜二(4)反射后，在双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)间做周期性的反射运动，且每次反射基频光一水平位移为：l1＝L2*tanα1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)最终反射次数j1满足公式：式中，d2为双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)的镜片长度，L2为双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)间距离，l1为每次反射基频光一水平位移，α1为基频光一水平入射经基频光放大反射镜二(4)反射后与竖直方向z轴夹角；若得到的j1为整数，直接判断奇偶；若得到的j1有小数不舍弃进一，之后判断j1的奇偶；若j1为偶数时，基频光一出射与入射方向相反；若j1为奇数时，基频光一出射与入射方向相同。4.根据权利要求3所述的一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述种子光与基频光一在双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)之间周期性反射相交，会周期性产生角度为β1交叉耦合，满足公式：β1＝α1+2α2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中β1为基频光一与种子光的相互作用角度。5.根据权利要求4所述的一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述拉曼晶体模块(7)中，种子光与基频光周期性相交，会发生频率平移，即种子光频率ν2和基频光频率ν1满足公式：式中为普朗克常数，Δν为基频光与拉曼晶体模块(7)中声子碰撞产生的拉曼平移，λ1为基频光波长，λ2为种子光波长；ν2＝1/λ2，ν1＝1/λ1；所述基频光为基频光一或基频光二。6.根据权利要求5所述的一种双放大内腔拉曼激光器，其特征在于：所述种子光与基频光一在双光放大反射镜一(1)和双光放大反射镜二(2)之间周期性反射相交，确定种子光和基频光一共线单次转换增益与种子光和基频光一交叉转换增益相同时对应最少的相互作用次数；具体过程为：基频光一与种子光之间有β1的相互作用角，得到耦合方程公式(8)；
式中，n为基频光一在拉曼晶体模块(7)中的折射率，z0为基频光一在双光放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，郑浩，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：