[发明专利]碱金属激光器增益介质原子浓度和温度检测装置及方法

摘要

本发明属于激光器技术领域，公开了一种基于示踪原子或者示踪分子的碱金属激光器增益介质原子浓度和温度的检测装置及检测方法。该方法向碱金属激光器增益介质内添加一种处于基态的示踪原子或者示踪分子，利用探针激光入射至增益介质，调谐探针激光频率至示踪原子或者示踪分子吸收谱线中心频率处，通过测量泵浦前后探针激光被示踪原子或者示踪分子吸收后其透射功率的变化，得到泵浦条件下增益区内的碱金属原子浓度和介质温度。本发明结构简单，操作简便，测量结果准确，抗干扰性强，具有实时性，可靠性高，解决了碱金属激光器泵浦区域内原子浓度和温度测量的技术瓶颈，为碱金属激光器性能评估和诊断测试提供有效手段。

主权项

一种碱金属激光器增益介质原子浓度和温度检测装置，其特征在于：所述装置包括半导体泵浦激光器(1)、光束整形和聚焦光学系统(2)、碱金属蒸气增益介质(3)、一号腔镜(4‑1)、二号腔镜(4‑2)、探针激光器(5)、光学隔离器(6)、偏振调节元件(7)、一号分光镜(8‑1)、二号分光镜(8‑2)、激光波长计(9)、一号激光功率计(10‑1)、二号激光功率计(10‑2)、一号偏振分光元件(11‑1)、二号偏振分光元件(11‑2)、信号处理设备(12)，其中一号腔镜(4‑1)和二号腔镜(4‑2)构成了激光谐振腔，所述激光谐振腔内含有碱金属蒸气增益介质(3)，所述碱金属蒸气增益介质(3)内包含有工作碱金属原子、示踪原子或者示踪分子及产生碱金属蒸气激光所需的缓冲气体；半导体泵浦激光器(1)发出的泵浦光经过光束整形和聚焦光学系统(2)后入射至一号腔镜(4‑1)、碱金属蒸气增益介质(3)和二号腔镜(4‑2)，在一号腔镜(4‑1)和二号腔镜(4‑2)构成的激光谐振腔反馈作用下产生碱金属蒸气激光输出；探针激光器(5)发出的线偏振探针激光，首先经过光学隔离器(6)，所述光学隔离器(6)用于防止探针激光入射至后续光学元件时由于散射产生的反馈回光对探针激光器(5)的功率和光谱特性产生负面影响，光学隔离器(6)出射的线偏振探针激光经过偏振调节元件(7)对其空间偏振方向进行调节后，先后经过一号分光镜(8‑1)和二号分光镜(8‑2)，其中一号分光镜(8‑1)将一部分探针激光分至激光波长计(9)，从一号分光镜(8‑1)透射出的探针激光经二号分光镜(8‑2)，二号分光镜(8‑2)将一部分从一号分光镜(8‑1)透射出的探针激光分至一号激光功率计(10‑1)，从二号分光镜(8‑2)透射出的探针激光经过一号偏振分光元件(11‑1)反射后入射至碱金属蒸气增益介质(3)内，经过其包含的示踪原子或者示踪分子吸收后，从碱金属蒸气增益介质(3)透射出的探针激光再经过二号偏振分光元件(11‑2)反射后入射至二号激光功率计(10‑2)；经过激光波长计(9)、一号激光功率计(10‑1)及二号激光功率计(10‑2)检测得到的数据均输入信号处理设备(12)，在信号处理设备(12)内完成对入射和透射探针激光功率数据的处理，最后经过软件分析计算得到泵浦前后在泵浦区域内的碱金属增益介质原子浓度和温度变化信息。