[发明专利]一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置

说明书

本发明涉及大气监测设备技术领域，具体为一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转化装置，由入射窗口、出射窗口、缓冲气体/拉曼气体，和反射镜组等组成，包括安装在拉曼池本体上方的气阀及压力表，其特征在于：所述拉曼池本体的两侧均开设有可让紫外激光高透的窗口。该大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置，拉曼气体为CO2、CH4、D2、H2或其混合气体，可调节气体压力及混合气体调节比例，使280‑317nm之间的拉曼波长的能量在达到最佳状态，此装置适用于多种激光器类型，根据激光器的性能特点，优化280‑317nm之间的多个拉曼波长之间的能量比，进入拉曼管的激光束通过反射镜组在腔内实现三次或以上的反射，增加腔内反应腔长，提高转化效率。

技术领域

本发明涉及大气监测设备技术领域，具体为一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置。

背景技术

后向拉曼压缩可以获得很高的激光功率，用于拉曼激光的后向拉曼压缩一般需要有一个短脉冲的种子光源，其波长正好是拉曼激光受激拉曼散射的一阶斯托克斯波长或高阶斯托克斯波长。种子光与泵浦激光相向同轴进入充有密封气体介质具有窗口透射的拉曼池，种子激光在与泵浦激光从相遇到分离的相互作用过程中，从泵浦激光获取能量得到放大，而脉冲波形和宽度基本保持不变，这就是一般而言的后向拉曼压缩放大，其难度主要在于种子光的获得、拉曼放大的效率、拉曼波长的能量分配及其能量稳定光等技术难度较高。

一般用于受激拉曼散射的拉曼池由两块平板石英玻璃作为窗口，并在拉曼池窗外放置透镜，通常采用的是增加凸透镜形成聚焦和准直的共焦系统。作为拉曼池窗口的平板一般不镀膜，也有选择镀增透膜，一般而言，泵浦激光在拉曼池中单程经过。

现有臭氧雷达拉曼池的长度长、转换效率低，能量不稳定，本发明采用的一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置，避免了传统拉曼池的长度长体积大的缺点，结构上更为简单紧凑，拉曼转换效率高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置，具备结构紧凑、转换效率高和能量稳定等优点，解决了上述所提出的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大气臭氧激光雷达拉曼波长转换装置，由平衡气体、入射窗口、出射窗口、反射镜、进气阀及压力表等组成；

包括安装在拉曼池本体上的压力表，可以测量得到拉曼池内气体的压力，拉曼池本体的两侧均开设有可让紫外高透的入射窗口和出射窗口，与拉曼池本体紧密连接，使拉曼池内部气体密封。所述拉曼池本体上方的一侧固定连接有关闭或开启可调节气体流速的进气阀，所述反射镜组所组成的反射镜的数量为两个或以上，其中所述反射镜组中的一个反射镜的反射经由的拉曼管入射窗口进入腔内紫外激光，使得缓冲气体/拉曼气体中的拉曼气体受激后产生拉曼光增强，发射镜组中的其他反射镜再让拉曼池中的激光拉曼作用的光程增长，通过增长拉曼光程产生的激光束，适用于臭氧雷达观测。

优选的，反射镜组中的所有的反射镜都镀紫外高反膜，对250～317nm内的波长全高反或部分高反，反射镜可根据激光器的类型选择平面镜或凹反镜。

优选的，拉曼池本体入射窗口和出射窗口都为紫外高透窗口，激光在拉曼池产生拉曼光后受激拉曼逐渐放大和相互转化，剩余的激光泵浦光和放大拉曼光均通过出射窗口透射出去。

优选的，所述拉曼池本体可以再加入缓冲气体；所述缓冲气体主要为惰性气体；通过控制拉曼增益介质的气压以及入射光的能量可以控制不同级别的拉曼激光波长输出，另外惰性气体的加入以及加入量的多少同样也可以控制输出波长。

优选的，所述拉曼气体为CO2、CH4、D2、H2或其混合气体，调节气体压力。

优选的，根据激光器的性能特点，可选择在拉曼管内加入或不加入缓冲气体氙气、氩气或氦气，优化280-317nm之间的多个拉曼波长之间的能量比。