[发明专利]一种多光谱拉曼激光器

说明书

本发明提供一种多光谱拉曼激光器，采用拉曼变频技术实现多光谱输出，多拉曼池的使用可以使泵浦激光在各个拉曼池中产生新波长的激光，通过控制拉曼池中气体的种类，气体的压力，泵浦光的能量以及拉曼池的长度，就可以获得所需数量和能量的多光谱。所以本发明可以广泛的应用在多光谱领域，该方法是一种高效且实用的多光谱生成方法，本发明的优点在于本发明激光器设计简单，调试便捷，并且可实现多种类型的激光器变频，波长变换跨度比较大，可变波长丰富。

技术领域

本发明属于激光变频领域，涉及一种多光谱拉曼激光器，具体涉及一种基于拉曼变频的多光谱输出设备，其利用多个拉曼池的设计以实现单一基频激光向多波长激光的转换的激光器。

背景技术

激光是一种特殊相干光源，其输出波长单一，但是激光使用时，有时并不仅仅局限在单一波长，需要具有一定能量的多波长共同作用。为了丰富波长种类，满足不同的需求，就需要对目前现有的激光波长加以转换，通过波长的转换来产生需要的波长。

空间、大气、环境、气象等领域越来越多地应用到基于激光技术的激光雷达技术，并发展了像差分吸收以及双差分吸收等测试手段。提高测量精度的同时,对激光的波长有了更多的要求。目前，利用可调谐激光以及谐波技术可以获得所需的多种波长输出，但是价格昂贵且调节复杂，大大限制了它们的使用范围。

发明内容

利用拉曼频移技术可以得到多种激光波长的输出，而且设备简单，方便廉价。基于该方面的问题，本发明的设计思路是通过多拉曼池来实现泵浦激光向多光谱拉曼激光的高效转换。所谓多光谱就是泵浦光依次通过填充不同拉曼增益介质的拉曼池，经过介质的拉曼变频，从而得到多光谱输出。

本发明的实用性是激光光源可以利用该装置可以对其波长转换，最终获得多种波长输出。其过程是：泵浦激光依次通过填充不同拉曼活性介质的拉曼池，经过泵浦激光与拉曼介质作用后泵浦激光被消耗，产生多光谱拉曼激光，并得到了充分的放大。本发明的技术方案如下：

本发明一方面提供一种直线型多光谱拉曼激光器，包括：泵浦激光器(1)和沿着泵浦激光器Ⅰ激光输出的方向上依次设置的平凸透镜Ⅰ，拉曼池Ⅰ，平凸透镜Ⅱ，拉曼池Ⅱ，平凸透镜Ⅲ，拉曼池Ⅲ，平凸透镜Ⅳ，分光棱镜，分离挡板；所述平凸透镜Ⅰ、平凸透镜Ⅱ、平凸透镜Ⅲ和平凸透镜Ⅳ的凸面面向泵浦激光器；所述拉曼池Ⅰ、拉曼池Ⅱ和拉曼池Ⅲ内填充拉曼增益介质。平凸透镜Ⅰ将泵浦激光聚焦于空间一点，此焦点作用于拉曼池Ⅰ的中心点，平凸透镜Ⅱ将拉曼池Ⅰ的出射光再次聚焦，产生的焦点作为拉曼池Ⅱ的中心点，而平凸透镜Ⅲ将拉曼池Ⅱ的出射光同样聚焦，产生的焦点作为拉曼池Ⅲ的中心点；拉曼池Ⅲ的出射光经过平凸透镜Ⅳ进行准直输出，准直后的光束由三角分光棱镜和分离挡板进行分光。

本发明另一方面提供一种折叠多光谱拉曼激光器，多光谱拉曼激光器除采用直线型光路结构外，还可以采用折叠式光路设计结构，既可以减少空间占用率，也更具实用性，方便放置组装；包括：泵浦激光器Ⅱ和沿着泵浦激光器Ⅱ激光输出的方向上依次设置的高反镜、平凸透镜Ⅴ、拉曼池Ⅳ、凹面高反镜Ⅰ、拉曼池Ⅴ、凹面高反镜Ⅱ、拉曼池Ⅵ、平凸透镜Ⅵ、分光棱镜和分离挡板；所述凹面高反射镜Ⅰ为带介质膜凹面高反镜，可以对拉曼池Ⅳ中输出激光进行高度反射；所述凹面高反射镜Ⅱ为宽带介质膜凹面高反镜，可以对拉曼池Ⅳ中输出激光进行高度反射；所述拉曼池Ⅳ、拉曼池Ⅴ和拉曼池Ⅵ内填充拉曼增益介质。所述拉曼池Ⅳ、拉曼池Ⅴ和拉曼池Ⅵ内填充拉曼增益介质；折叠式光路结构中，为避免普通透镜引起色散，用于改变拉曼池末端输出光束方向的光学元件，可以使用具有一定焦距的凹面宽波带高反镜Ⅰ，也可以将凹面宽波带高反镜Ⅰ为宽带介质膜平面反射镜和消色差透镜的组合。

基于以上技术方案，优选的，泵浦激光器的泵浦光为紫外光、可见光或红外光，改变泵浦光的波长可以调节多光谱波长分布范围；泵浦光的光束质量，脉宽，重复频率，输出能量值也可以影响多波长输出；产生的多光谱拉曼激光包含多种波长，并且输出光的转换效率，数量可以动态调整；所述泵浦光的脉宽可以为纳米量级，皮秒量级或飞秒量级，重复频率可以为1-1000赫兹甚至更高。