[发明专利]一种产生窄线宽脉冲激光的脉冲染料放大器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲单频激光器，尤其涉及一种产生钠测温测风激光雷达系统需要的窄线宽脉冲激光的脉冲染料放大器及方法。

背景技术

为实现对中间层顶区域(80-105km)的大气温度和风场的同时测量，可使用在该区域存在的钠原子作为示踪物，利用钠原子的共振荧光后向散射回波信号反演出大气温度和风场的垂直分布廓线。为实现对大气温度和风场的垂直分布廓线的探测，脉冲式高光谱分辨钠荧光激光雷达是一种有效可靠地手段。由原子光谱的理论知识，高光谱分辨率的钠原子荧光谱线与温度和风速有关。根据钠原子荧光谱线和温度、风速的变化关系，向大气中同时发射三种频率的线宽很窄(百兆赫兹量级)的脉冲激光，激光频率分别为：钠原子谱线D_2a谱线的中心频率v₀(波长589.158nm)，以及两个侧翼频率v₀+f和v₀-f，可以实现对温度和风场的探测。因而，脉冲窄线宽激光光源的产生是解决问题的关键部分。随着激光技术的进步，目前，产品化的激光器主要是通过脉冲式YAG激光器直接泵浦染料介质，由光栅元件选模可实现可输出589nm的宽带激光光源。但是其线宽为GHz量级，线宽太宽以至于其只能实现对钠原子密度的探测，而无法满足温度和风场的探测要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的是针对目前产品化激光光源无法用于探测中间层顶区域大气温度和风场的现状，提供一种脉冲染料放大器，实现钠测温测风激光雷达系统需要的窄线宽脉冲激光光源。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出了一种产生窄线宽脉冲激光的脉冲染料放大器，其包括三级染料流动池，所述染料流动池内装有染料介质，当种子光和泵浦光入射到所述染料流动池并在所述染料介质上作用后产生放大的出射光，其中经第一级染料流动池放大后的一级放大光与泵浦光经第二级染料流动池放大后得到二级放大光，经第二级染料流动池放大后的二级放大光与泵浦光经第三极染料流动池放大后，最终产生窄线宽激光。

本发明还提出了一种产生窄线宽脉冲激光的方法，其包括：

步骤一、分别入射种子光和泵浦光到第一级染料池并产生放大后的一级放大光；

步骤二、经第一级染料流动池放大后的一级放大光与泵浦光经第二级染料流动池放大后产生二级放大光；

步骤三、经第二级染料流动池放大后的二级放大光与泵浦光经第三级染料流动池放大后，最终产生窄线宽激光。

(三)有益效果

本发明的优点和效果是：采用高功率脉冲泵浦光和窄线宽光源种子注入方式可获得窄线宽脉冲光源。采用三级染料放大技术可实现激光功率的放大。采用微型三维线性平移台、微型二维线性平移台、二维调整架、旋转台及其他们之间的组合可方便实现各个光学器件位置的调整，从而简单快捷调整光路。采用小孔和钻石孔可实现优异的光斑形状。

附图说明

图1是本发明的脉冲染料放大器的结构框图；

图2为本发明中染料流动池的安装架构图；。

图3为本发明中分束片的安装架构图；

图4为本发明中反射晶体的安装架构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。