【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于拉曼激光领域，具体地说是一种利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，可应用在科学研究及工业等领域。
技术介绍
1、激光变频的方式种类很多，如光参量振荡、倍频、差频、和频、受激拉曼散射(srs)等，其中受激拉曼散射(srs)是一种重要的激光变频方式。气体拉曼介质虽然增益较小，但其具有不易损伤、拉曼频移较大等特点，因此，气体介质拉曼变频在高峰值功率大脉冲能量激光变频领域具有重要的应用价值；可以产生受激布里渊散射的介质通常可以选用气体或液体介质，同时受激布里渊散射具有相位共轭效应，可以有效地补偿激光的相位畸变，从而提高输出激光的光束质量。
2、高重频大能量的脉冲激光器被广泛地应用于科学研究、航空航天、机械加工等领域，且应用前景非常的广阔；其中，“高重频”是为了满足激光高效率工作的要求，而“大能量”是产生强场物理现象的必备条件之一。此外，“高重频”也是精密加工、冲击强化等工业应用领域加工效率的保证。
3、综上可知，为了满足工业及科学研究等领域对输出特定波长激光的高脉冲频率、大能量激光器的需求，亟待开发一款新型的、光束质量较好的高重频大能量脉冲拉曼激光器。高重频大脉冲能量拉曼激光的产热比较多，通常需要气体拉曼介质循环流动；然而，为了实现较高拉曼转化效率，气体拉曼介质的压力通常为数个大气压甚至更高，对于高压气体来说，层流循环流动的难度非常大，同时对拉曼池的面型设计要求异常苛刻。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用布里渊相位共轭效
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、本专利技术包括泵浦激光器及沿泵浦激光器射出的泵浦激光光束传播方向依次设置的分色镜、拉曼池、45°角反射镜、平凸透镜及布里渊池，其中拉曼池靠近分色镜的一端设有窗口a、靠近45°角反射镜的另一端设有窗口b，所述拉曼池内的长度方向的两端均设有平面反射镜；所述布里渊池靠近平凸透镜的一端设有窗口c，所述拉曼池内充有保证产生受激拉曼激光的受激拉曼气体介质，所述布里渊池内充有保证产生受激布里渊激光的布里渊介质；所述泵浦激光器发出的泵浦激光经分色镜由拉曼池一端的窗口a射入拉曼池内，通过所述拉曼池内两端的平面反射镜交替反射，在所述拉曼池内折返多个拉曼池的池身长度后由拉曼池另一端的窗口b射出一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光，射出的一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光再依次经所述45°角反射镜、平凸透镜由布里渊池一端的窗口c射入布里渊池内，并聚焦到所述布里渊池长度方向上空间内中心一点，一阶斯托克斯拉曼激光在所述布里渊池内产生后向受激布里渊激光，泵浦激光在所述布里渊池内产生后向受激布里渊激光，两种波长的后向布里渊激光沿原路返回，依次经过所述平凸透镜、45°角反射镜射入拉曼池内，后向散射输出的布里渊激光在所述拉曼池内进一步放大，最终通过所述分色镜垂直反射输出一阶斯托克斯拉曼激光；所述布里渊池内的前向拉曼激光及剩余的泵浦激光被布里渊池内壁吸收。
4、其中：所述拉曼池连接有用于使受激拉曼气体介质具有流动性的气体介质循环装置。
5、所述受激拉曼气体介质为h2、d2或co2高纯度气体；所述布里渊介质为气体或液体，气体介质为o2与ar混合气体或者o2与he混合气体，液体介质为氟碳化合物；所述拉曼池内输出的一阶拉曼激光的峰值功率足以满足布里渊池内后向布里渊散射产生的阈值条件，进而实现后向布里渊激光的输出。
6、所述分色镜镜片朝向泵浦激光器的一面镀泵浦激光波长45°角高透射的膜系，另一个面镀泵浦激光波长45°角高透射和一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
7、所述窗口a、窗口b及窗口c的内外两面同时镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高透射的膜系。
8、所述拉曼池内的平面反射镜为四个，分别为平面反射镜a、平面反射镜b、平面反射镜c及平面反射镜d，所述平面反射镜a与平面反射镜c位于安装窗口b的一侧，由所述窗口a射入的泵浦激光先照射到平面反射镜a上，所述平面反射镜b与平面反射镜d位于安装窗口a的一侧；所述平面反射镜a、平面反射镜b、平面反射镜c及平面反射镜d的反射面同时镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
9、所述45°角反射镜为两个，分别为45°角反射镜a及45°角反射镜b，所述45°角反射镜a与45°角反射镜b沿泵浦激光传播方向依次设置、且相互垂直，所述45°角反射镜a及45°角反射镜b的反射面同时镀泵浦激光波长、一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
10、所述平凸透镜的两面镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高透射的膜系。
11、所述分色镜反射的一阶斯托克斯拉曼激光与入射的泵浦激光呈90°夹角分开。
12、所述平凸透镜的焦点聚焦在布里渊池内池身长的1/2处，且所述平凸透镜是焦距＜半米的短焦透镜。
13、泵浦激光脉宽与所述拉曼池内程池长度的关系满足：光速×脉宽≥拉曼池内程池长度与平凸透镜焦距之和的3倍。
14、所述一阶斯托克斯拉曼激光在布里渊池内产生的后向布里渊激光的波长与一阶斯托克斯拉曼激光的波长相同，所述泵浦激光在布里渊池内产生的后向受激布里渊激光的波长与泵浦激光的波长相同。
15、本专利技术的优点与积极效果为：
16、本专利技术对气体拉曼介质流动的层流要求比较低，且利用后向布里渊散射相位共轭效应，有效地补偿拉曼激光的相位畸变，提升拉曼激光的光束质量，拉曼激光的光束质量与泵浦激光的光束质量接近；同时，后向受激布里渊散射具有压缩激光脉冲宽度的特点，最终输出高重频、大脉冲能量、光束质量较好、峰值功率较高的拉曼激光。此外，本专利技术的结构相对简单、紧凑，安装、调试方便快捷。
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1.一种利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：包括泵浦激光器(1)及沿泵浦激光器(1)射出的泵浦激光光束传播方向依次设置的分色镜(2)、拉曼池(3)、45°角反射镜、平凸透镜(8)及布里渊池(9)，其中拉曼池(3)靠近分色镜(2)的一端设有窗口A(4-1)、靠近45°角反射镜的另一端设有窗口B(4-6)，所述拉曼池(3)内的长度方向的两端均设有平面反射镜；所述布里渊池(9)靠近平凸透镜(8)的一端设有窗口C(10)，所述拉曼池(3)内充有保证产生受激拉曼激光的受激拉曼气体介质，所述布里渊池(9)内充有保证产生受激布里渊激光的布里渊介质；所述泵浦激光器(1)发出的泵浦激光经分色镜(2)由拉曼池(3)一端的窗口A(4-1)射入拉曼池(3)内，通过所述拉曼池(3)内两端的平面反射镜交替反射，在所述拉曼池(3)内折返多个拉曼池(3)的池身长度后由拉曼池(3)另一端的窗口B(4-6)射出一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光，射出的一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光再依次经所述45°角反射镜、平凸透镜(8)由布里渊池(9)一端的窗口C(10)射入布里渊池(9)内，并聚
2.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述拉曼池(3)连接有用于使受激拉曼气体介质具有流动性的气体介质循环装置(5)。
3.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述受激拉曼气体介质为H2、D2或CO2高纯度气体；所述布里渊介质为气体或液体，气体介质为O2与Ar混合气体或者O2与He混合气体，液体介质为氟碳化合物；所述拉曼池(3)内输出的一阶拉曼激光的峰值功率足以满足布里渊池(9)内后向布里渊散射产生的阈值条件，进而实现后向布里渊激光的输出。
4.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述分色镜(2)镜片朝向泵浦激光器(1)的一面镀泵浦激光波长45°角高透射的膜系，另一个面镀泵浦激光波长45°角高透射和一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
5.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述窗口A(4-1)、窗口B(4-6)及窗口C(10)的内外两面同时镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高透射的膜系。
6.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述拉曼池(3)内的平面反射镜为四个，分别为平面反射镜A(4-2)、平面反射镜B(4-3)、平面反射镜C(4-4)及平面反射镜D(4-5)，所述平面反射镜A(4-2)与平面反射镜C(4-4)位于安装窗口B(4-6)的一侧，由所述窗口A(4-1)射入的泵浦激光先照射到平面反射镜A(4-2)上，所述平面反射镜B(4-3)与平面反射镜D(4-5)位于安装窗口A(4-1)的一侧；所述平面反射镜A(4-2)、平面反射镜B(4-3)、平面反射镜C(4-4)及平面反射镜D(4-5)的反射面同时镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
7.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述45°角反射镜为两个，分别为45°角反射镜A(6)及45°角反射镜B(7)，所述45°角反射镜A(6)与45°角反射镜B(7)沿泵浦激光传播方向依次设置、且相互垂直，所述45°角反射镜A(6)及45°角反射镜B(7)的反射面同时镀泵浦激光波长、一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
8.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述平凸透镜(8)的两面镀泵浦激光波长与一阶斯托克斯拉曼激光波长高透射的膜系。
9.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述分色镜(2)反射的一阶斯托克斯拉曼激光与入射的泵浦激光呈90°夹角分开。
10.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述平凸透镜(8)的...
【技术特征摘要】
1.一种利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：包括泵浦激光器(1)及沿泵浦激光器(1)射出的泵浦激光光束传播方向依次设置的分色镜(2)、拉曼池(3)、45°角反射镜、平凸透镜(8)及布里渊池(9)，其中拉曼池(3)靠近分色镜(2)的一端设有窗口a(4-1)、靠近45°角反射镜的另一端设有窗口b(4-6)，所述拉曼池(3)内的长度方向的两端均设有平面反射镜；所述布里渊池(9)靠近平凸透镜(8)的一端设有窗口c(10)，所述拉曼池(3)内充有保证产生受激拉曼激光的受激拉曼气体介质，所述布里渊池(9)内充有保证产生受激布里渊激光的布里渊介质；所述泵浦激光器(1)发出的泵浦激光经分色镜(2)由拉曼池(3)一端的窗口a(4-1)射入拉曼池(3)内，通过所述拉曼池(3)内两端的平面反射镜交替反射，在所述拉曼池(3)内折返多个拉曼池(3)的池身长度后由拉曼池(3)另一端的窗口b(4-6)射出一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光，射出的一阶斯托克斯拉曼激光及部分泵浦激光再依次经所述45°角反射镜、平凸透镜(8)由布里渊池(9)一端的窗口c(10)射入布里渊池(9)内，并聚焦到所述布里渊池(9)长度方向上空间内中心一点，一阶斯托克斯拉曼激光在所述布里渊池(9)内产生后向受激布里渊激光，泵浦激光在所述布里渊池(9)内产生后向受激布里渊激光，两种波长的后向布里渊激光沿原路返回，依次经过所述平凸透镜(8)、45°角反射镜射入拉曼池(3)内，后向散射输出的布里渊激光在所述拉曼池(3)内进一步放大，最终通过所述分色镜(2)垂直反射输出一阶斯托克斯拉曼激光；所述布里渊池(9)内的前向拉曼激光及剩余的泵浦激光被布里渊池(9)内壁吸收。
2.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述拉曼池(3)连接有用于使受激拉曼气体介质具有流动性的气体介质循环装置(5)。
3.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述受激拉曼气体介质为h2、d2或co2高纯度气体；所述布里渊介质为气体或液体，气体介质为o2与ar混合气体或者o2与he混合气体，液体介质为氟碳化合物；所述拉曼池(3)内输出的一阶拉曼激光的峰值功率足以满足布里渊池(9)内后向布里渊散射产生的阈值条件，进而实现后向布里渊激光的输出。
4.根据权利要求1所述利用布里渊相位共轭效应的高重频大能量脉冲拉曼激光器，其特征在于：所述分色镜(2)镜片朝向泵浦激光器(1)的一面镀泵浦激光波长45°角高透射的膜系，另一个面镀泵浦激光波长45°角高透射和一阶斯托克斯拉曼激光波长高反射的膜系。
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐明，郭敬为，蔡向龙，刘金波，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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