[发明专利]金刚石拉曼长波激光装置及本征吸收带预填充方法

说明书

本发明提供一种金刚石拉曼长波激光装置及本征吸收带预填充方法，其中，金刚石拉曼长波激光装置包括光学共轴放置的泵浦源、金刚石晶体、金刚石晶体热沉和光学器件，金刚石拉曼长波激光装置还包括原子预振模块；与现有技术相比，本专利技术可以本征吸收带预填充降低泵浦光损耗，实现穿越泵浦带泵浦，从而实现高功率高光束质量长波红外及太赫兹激光。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种金刚石拉曼长波激光装置及本征吸收带预填充方法。

背景技术

金刚石晶体拥有众多优异的光学特性：最高的拉曼增益系数，最大的拉曼频移系数(1332cm-1)，最宽的透光范围及极佳的热力学特性，是非常具有发展潜力的拉曼增益介质。早在1963年，金刚石晶体第一次作为拉曼晶体，但受限于晶体质量，基于金刚石晶体的拉曼激光技术一直发展缓慢，2008年以前，关于金刚石拉曼激光报道极少，直到化学气相沉积法制备金刚石制备方法极大提高晶体质量，2008年以来基于CVD-金刚石的拉曼激光技术快速发展成为近年来拉曼激光技术的核心热点。

现有金刚石拉曼激光光谱覆盖范围拓展研究主要以技术相对成熟的532nm以及1064nm激光源为中心，激发金刚石晶体产生斯托克斯光实现长波方向光谱覆盖范围拓展，或者产生反斯托克斯光实现短波方向光谱覆盖范围拓展。目前，金刚石晶体拉曼激光技术波长覆盖范围为266nm-3.8μm。短波方向以及长波方向继续拓展为金刚石拉曼激光技术重要研究方向。

发明内容

(一)要解决的技术问题

现有金刚石拉曼激光光谱覆盖范围拓展研究存在以下问题：

由于本征吸收，金刚石晶体在3.5μm-6.5μm波段存在多光子吸收带，该吸收带形成长波产生“壁垒”，导致基于金刚石晶体拉曼激光6.5μm-48μm暂时无法产生。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种金刚石拉曼长波激光装置，包括光学共轴放置的泵浦源、金刚石晶体、金刚石晶体热沉和光学器件，还包括原子预振模块；

泵浦源用于发射泵浦激光提供泵浦能量；

金刚石晶体用于产生拉曼激光，且金刚石晶体[110]方向平行于光轴方向；金刚石晶体具有前泵浦面、后泵浦面、至少一个预振面、以及监控面；预振面为除前泵浦面、后泵浦面以外的金刚石晶体的一个或多个侧面；前泵浦面、后泵浦面或侧面复用为监控面；

金刚石晶体热沉用于固定支撑金刚石晶体及为金刚石晶体散热；

光学器件用于调整拉曼激光，使拉曼激光实现激光光束整形、分光、偏振态控制或形成激光反馈振荡中的一种或多种；

原子预振模块用于本征吸收带预填充以降低泵浦光损耗，原子预振模块包括：波长反馈精控器、探测器、预振激光模块和预振监控器，探测器、预振激光模块和预振监控器均与波长反馈精控器通信连接；

探测器置于金刚石晶体的前侧方，用于探测金刚石晶体前泵浦面反射的部分泵浦激光的波长，并将波长信息传输至波长反馈精控器；

预振激光模块置于金刚石晶体的预振面且垂直放置，波长反馈精控器将从前泵浦面接收的波长信息设置为预振激光模块的波长参数，并控制预振激光模块根据波长参数输出预振激光，以使预振激光对准至少一个预振面进行预振；

预振监控器置于监控面的侧方，用于监测监控面的温度场分布，并将温度场分布数据传输至波长反馈精控器；

波长反馈精控器接收温度场分布数据，并根据温度场分布数据调整预振激光模块输出的预振激光的功率。

可选地，预振激光模块包括：预振激光器和预振激光整形器；

预振激光器用于产生预振激光；