本发明专利技术属于激光变频领域，具体地说是一种双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，泵浦激光源、45度反射镜及聚焦透镜均设置于拉曼池A的外部，拉曼池A的两端分别设有拉曼池窗口A及拉曼池窗口C，拉曼池A的内部设有拉曼池B，拉曼池B的一端与拉曼池A的一端连接、并共用拉曼池窗口A，拉曼池B的另一端设有拉曼池窗口B；拉曼池A内长度方向的一端设有位于拉曼池B下方的平面反射镜，拉曼池A长度方向的另一端设有凹面反射镜及平面反射镜，凹面反射镜与该端的平面反射镜沿拉曼池A的高度方向上下设置本发明专利技术实现了气体拉曼变频装置的小型化。明实现了气体拉曼变频装置的小型化。明实现了气体拉曼变频装置的小型化。
【技术实现步骤摘要】
一种双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置
[0001]本专利技术属于激光变频领域，具体地说是一种双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，应用在激光雷达对大气成份的探测领域，也可以应用于其它对激光输出波长有特殊要求的相关领域。
技术介绍
[0002]紫外差分激光雷达是探测大气臭氧的有力工具，该雷达需要一个双波长输出的激光器，利用其发射出的双波长在大气中的后向散射波信号实现差分计算获得大气中臭氧的浓度。可以采用266nm波长激光作为泵浦光源，通过受激拉曼转换获得臭氧雷达所需要的激光波长。受激拉曼是一种激光变频方法，特别是气体介质受激拉曼变频具有成本低廉，可承受高峰值功率脉冲激光的泵浦，变频介质无损伤问题的困扰，所以气体介质受激拉曼变频技术在某些特定的领域具有重要的应用。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，通过Nd:YAG固体激光的四倍频激光266nm波长的紫外激光泵浦拉曼池中的高压气体，实现紫外拉曼激光多波长输出，采用多波长紫外激光可以实现大气中一些有害气体分布的探测与量化分析。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]本专利技术包括泵浦激光源、波长变换器及气体充装系统，其中波长变换器包括45度反射镜、聚焦透镜、拉曼池A、拉曼池B、凹面反射镜及平面反射镜，所述泵浦激光源、45度反射镜及聚焦透镜均设置于拉曼池A的外部，所述拉曼池A的两端分别设有拉曼池窗口A及拉曼池窗口C，所述拉曼池A的内部设有拉曼池B，所述拉曼池B的一端与拉曼池A的一端连接、并共用所述拉曼池窗口A，所述拉曼池B的另一端设有拉曼池窗口B；所述拉曼池A内长度方向的一端设有位于拉曼池B下方的平面反射镜，所述拉曼池A长度方向的另一端设有凹面反射镜及平面反射镜，所述凹面反射镜与该端的平面反射镜沿拉曼池A的高度方向上下设置；所述气体充装系统包括至少一个拉曼活性气体瓶及至少一个惰性气体瓶，所述拉曼活性气体瓶及惰性气体瓶分别通过气管路与拉曼池A的内部相连通，并在所述拉曼活性气体瓶与拉曼池A的气管路上以及所述惰性气体瓶与拉曼池A的气管路上分别设有阀门，所述拉曼活性气体瓶或拉曼活性气体瓶和惰性气体瓶向拉曼池A内充入高压气体；所述泵浦激光源发出的泵浦激光通过45度反射镜反射后穿过聚焦透镜后经拉曼池窗口A射入拉曼池B内，在所述拉曼池B内聚焦，再穿过所述拉曼池窗口B进入到所述拉曼池A内，经所述凹面反射镜反射，再通过所述拉曼池A两端的平面反射镜交替反射，最终经过所述拉曼池窗口C后输出到拉曼池A的外部，所述拉曼池A及拉曼池B内的泵浦激光在反射过程中实现激光波长的变换。
[0006]其中：所述泵浦激光源为泵浦激光器，所述泵浦激光器发出激光光束，以所述泵浦激光器发出的激光光束的中心轴为轴线，通过所述45度反射镜反射后穿过聚焦透镜后经过
所述拉曼池窗口A进入拉曼池B内；或者，所述泵浦激光源采用紫外、可见、红外波段的所有激光器的任意一种。
[0007]所述泵浦激光器采用1064nm波长固体Nd:YAG激光四倍频激光266nm激光为泵浦激光。
[0008]所述泵浦激光源为光纤激光，所述光纤激光与45度反射镜之间的光路上设有透镜，所述光纤激光发射的发散光经所述透镜整形为平行的激光光束或近平行的激光光束，整形后的激光通过所述45度反射镜的反射后穿过聚焦透镜后经拉曼池窗口A射入拉曼池B内。
[0009]所述45度反射镜有两个，分别为45度反射镜A及45度反射镜B，所述45度反射镜B位于45度反射镜A的下方、且与45度反射镜A垂直设置。
[0010]所述拉曼池窗口A、拉曼池窗口B及拉曼池窗口C的表面均镀有与泵浦激光和拉曼激光波长对应的激光增透膜。
[0011]所述拉曼池A及拉曼池B均为中空的管状容器，所述拉曼池A与拉曼池B的长度方向同向，所述拉曼池A内部通过拉曼池窗口B隔离为两个气室，每个气室内均充装高压气体；所述拉曼池A上分别安装有读取拉曼池A内气体压强的气压表A及降低拉曼池A内气体气压的气体释放阀门A，所述拉曼池B上分别安装有读取拉曼池B内气体压强的气压表B及降低拉曼池B内气体气压的气体释放阀门B。
[0012]所述拉曼活性气体瓶为多个，包括氢气瓶、氘气瓶、甲烷气瓶及二氧化碳气瓶，所述氢气瓶与拉曼池A连通的气管路上设有氢气阀门，所述氘气瓶与拉曼池A连通的气管路上设有氘气阀门，所述甲烷气瓶与拉曼池A连通的气管路上设有甲烷气阀门，所述二氧化碳气瓶与拉曼池A连通的气管路上设有二氧化碳气阀门；所述氢气瓶、氘气瓶、甲烷气瓶及二氧化碳气瓶中的一个或多个向拉曼池A内充入高压气体，所述惰性气体瓶与氢气瓶、氘气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶中的一个或多个向拉曼池A内充入高压气体。
[0013]所述平面反射镜包括平面反射镜A、平面反射镜B及平面反射镜C，所述平面反射镜A及平面反射镜C位于拉曼池A内长度方向的一端、由上至下依次设置，且位于所述拉曼池B的下方，所述平面反射镜B位于拉曼池A内长度方向的另一端，且位于所述凹面反射镜的下方，所述泵浦激光经过45度反射镜的反射后穿过聚焦透镜经过拉曼池窗口A进入拉曼池B内，再穿过所述拉曼池窗口B后进入拉曼池A内，依次经过所述凹面反射镜、平面反射镜A、平面反射镜B、平面反射镜C的反射，最终经拉曼池窗口C后输出到拉曼池A的外部。
[0014]所述聚焦透镜的焦距长度与拉曼池B的长度相匹配，所述凹面反射镜的曲率为1m曲率；所述聚焦透镜与凹面反射镜共焦放置，通过所述聚焦透镜先将激光聚焦，激光被聚焦到拉曼介质中，通过所述凹面反射镜的反射后将激光再次变换为平行的激光光束或近平行的激光光束。
[0015]本专利技术的优点与积极效果为：
[0016]1.本专利技术采用了两个拉曼池的设计，其中一个拉曼池内嵌于另一个拉曼池的内部，可以实现增益较弱的气体拉曼阈值的降低，并且有利于对拉曼激光光束质量的提升。
[0017]2.本专利技术采用了长光程气体拉曼变频结构设计，缩减了变频装置的长度，便于装配，为此类紫外臭氧激光雷达的小型化，便捷化提供了支持；而且，本专利技术降低了受激拉曼散射的阈值，并且提高了拉曼激光的转换效率。
[0018]3.本专利技术通过改变一种或者多种的拉曼介质配比，可以实现对两束波长不同的拉曼激光转换效率、输出功率或者单脉冲能量大小的调控。
[0019]4.本专利技术可以实现激光器的波长变换。
[0020]5.本专利技术装置造价成本廉价，结构简单操作方便。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0022]其中：1为泵浦激光器，2为45度反射镜A，3为45底反射镜B，4为聚焦透镜，5为拉曼池A，6为拉曼池B，7为拉曼池窗口A，8为拉曼池窗口B，9为拉曼池窗口C，10为凹面反射镜，11为平面反射镜A，12为平面反射镜B，13为气体释放阀门A，14为气压表A，15为气体释放阀门B，16为气压表B，17为氢气阀门，18为氢气瓶，19为氩气阀门，20为氩气瓶，21为氘气阀门，22为氘气瓶，23为平面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，其特征在于：包括泵浦激光源、波长变换器及气体充装系统，其中波长变换器包括45度反射镜、聚焦透镜(4)、拉曼池A(5)、拉曼池B(6)、凹面反射镜(10)及平面反射镜，所述泵浦激光源、45度反射镜及聚焦透镜(4)均设置于拉曼池A(5)的外部，所述拉曼池A(5)的两端分别设有拉曼池窗口A(7)及拉曼池窗口C(9)，所述拉曼池A(5)的内部设有拉曼池B(6)，所述拉曼池B(6)的一端与拉曼池A(5)的一端连接、并共用所述拉曼池窗口A(7)，所述拉曼池B(6)的另一端设有拉曼池窗口B(8)；所述拉曼池A(5)内长度方向的一端设有位于拉曼池B(6)下方的平面反射镜，所述拉曼池A(5)长度方向的另一端设有凹面反射镜(10)及平面反射镜，所述凹面反射镜(10)与该端的平面反射镜沿拉曼池A(5)的高度方向上下设置；所述气体充装系统包括至少一个拉曼活性气体瓶及至少一个惰性气体瓶，所述拉曼活性气体瓶及惰性气体瓶分别通过气管路与拉曼池A(5)的内部相连通，并在所述拉曼活性气体瓶与拉曼池A(5)的气管路上以及所述惰性气体瓶与拉曼池A(5)的气管路上分别设有阀门，所述拉曼活性气体瓶或拉曼活性气体瓶和惰性气体瓶向拉曼池A(5)内充入高压气体；所述泵浦激光源发出的泵浦激光通过45度反射镜反射后穿过聚焦透镜(4)后经拉曼池窗口A(7)射入拉曼池B(6)内，在所述拉曼池B(6)内聚焦，再穿过所述拉曼池窗口B(8)进入到所述拉曼池A(5)内，经所述凹面反射镜(10)反射，再通过所述拉曼池A(5)两端的平面反射镜交替反射，最终经过所述拉曼池窗口C(9)后输出到拉曼池A(5)的外部，所述拉曼池A(5)及拉曼池B(6)内的泵浦激光在反射过程中实现激光波长的变换。2.根据权利要求1所述双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，其特征在于：所述泵浦激光源为泵浦激光器(1)，所述泵浦激光器(1)发出激光光束，以所述泵浦激光器(1)发出的激光光束的中心轴为轴线，通过所述45度反射镜反射后穿过聚焦透镜(4)后经过所述拉曼池窗口A(7)进入拉曼池B(6)内；或者，所述泵浦激光源采用紫外、可见、红外波段的所有激光器的任意一种。3.根据权利要求2所述双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，其特征在于：所述泵浦激光器(1)采用1064nm波长固体Nd:YAG激光四倍频激光266nm激光为泵浦激光。4.根据权利要求1所述双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，其特征在于：所述泵浦激光源为光纤激光，所述光纤激光与45度反射镜之间的光路上设有透镜，所述光纤激光发射的发散光经所述透镜整形为平行的激光光束或近平行的激光光束，整形后的激光通过所述45度反射镜的反射后穿过聚焦透镜(4)后经拉曼池窗口A(7)射入拉曼池B(6)内。5.根据权利要求1所述双气室结构设计的气体受激拉曼变频装置，其特征在于：所述45度反射镜有两个，分别为45度反射镜A(2)及45度反射镜B(3)，所述45度反射镜B(3)位...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡向龙，郭敬为，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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