[发明专利]新型钠导星激光产生装置

说明书

本发明公开了一种新型钠导星激光产生装置，包括泵浦源、输入端光栅、空芯光纤、输出端光栅和倍频系统，泵浦源用于产生1μm波段的泵浦激光，泵浦源输出的泵浦激光的传输光路上依次设置有输入端光栅、空芯光纤、输出端光栅和倍频系统，其中输入端光栅和输出端光栅构成谐振腔结构，泵浦激光耦合到空芯光纤中，空芯光纤的纤芯中填充有能够将泵浦激光频移至1178nm的工作气体，倍频系统将1178nm激光倍频，得到与钠原子吸收谱线共振的589nm钠导星激光。本发明通过搭建光纤气体激光器，利用空芯光纤内气体受激拉曼散射，激光器运转可以不受激布里渊散射的限制，输出功率获得更高的提升。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，涉及一种新的钠导星激光产生装置。

背景技术

对于地基天文望远镜系统，地球大气对来自遥远星体的光波产生的波前畸变是影响望远镜系统成像分辨率和探测灵敏度的关键问题，由于大气中间层中的钠原子层会与589nm激光(钠原子的D₂线)共振并后向散射荧光，使用589nm钠导星激光作为信标激光控制变形镜以补偿大气波前畸变的自适应光学是解决此问题的关键技术。

目前用于产生钠导星的激光器主要有染料激光器、全固态激光器以及光纤激光器三种方式。染料激光器可以直接辐射589nm激光，但存在体积巨大、不易集成的缺点，以及安全性差、长期工作不稳定的缺陷。全固态激光器的方式是利用两个分别工作于1064nm和1319nm的掺钕离子激光器进行合频转换，获得589nm激光，是目前获得钠导星激光输出的主要方式之一。光纤激光器的方式是构建工作于1178nm的光纤拉曼激光器，然后通过倍频转化的方式获得589nm激光，具有光束质量高、易维护、安全性高的优点，是近年来获得关注的一项技术。然而对于光纤拉曼激光器而言，受激布里渊散射是影响其输出性能提高的最大问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：克服现有产生钠导星的光纤拉曼激光器的输出功率因受激布里渊散射的限制。针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种新型钠导星激光产生装置。

本发明将光纤气体拉曼激光器作为光纤拉曼激光器的替代方式，实现1178nm激光输出，为获得589nm钠导星激光提供了一种新型手段。光纤气体拉曼激光器是将拉曼增益气体填充于空芯光纤，利用光泵浦的方式，在空芯光纤内获得气体拉曼激光输出。相比于硅玻璃的受激散射，气体受激拉曼散射具有增益系数高、可选择介质种类多、窄线宽的优势，能够在大波段范围内实现目标波长的窄线宽激光输出。空芯光纤纤芯可充入气体介质，约束激光传输，因此为气体的受激拉曼散射提供了近乎理想的环境，能够极大增加气体与激光的相互作用距离和相互作用强度。同时空芯光纤的传输谱带可以合理设计，可以有效控制各拉曼信号的损耗，抑制不必要拉曼谱线的产生，提高目标波长拉曼激光的转化效率。另外，光纤气体拉曼激光器的输出不会受到受激布里渊散射的制约，同时具备一般光纤激光器高光束质量、易维护的优点。

自由空间中气体的受激拉曼散射一般会产生多条拉曼谱线，主要分为振动拉曼谱线和转动拉曼谱线，对应于气体分子振动能级和转动能级的变化，各谱线的数量和强度由分子本身的特性决定。丙烷(C₃H₈)分子的存在频移系数为870cm^-1的振动拉曼谱线，正丁烷(C₄H₁₀)存在频移系数为807cm^-1的振动拉曼谱线，异丁烷(C₄H₁₀)的拉曼频移系数为794cm^-1的振动拉曼谱线。使用1μm波段合适波长的光纤激光作为泵浦，利用上述烷烃气体的振动受激拉曼散射可以实现1178nm拉曼激光输出。

具体地，本发明采用的技术方案为：