紫外光與可見光多光路激光合成和傳輸裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種激光合成傳輸裝置，具體涉及一種紫外與可見激光多光路激光合成和傳輸裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光應(yīng)用研究領(lǐng)域，有時需要將多束含紫外與可見不同波長的激光合成一束，同時作用于研究對象，如研究某種原子的激發(fā)光譜，或是某種原子的激發(fā)電離路徑等。這就要求幾束光合成度高，激光在近場和遠場都能很好地重合在一起。同時，因為研究過程中利用的是激光的能量，所以合成后傳輸過程中損耗要小，為了保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性，還要求合成傳輸系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
[0003]不同波長激光的合成及傳輸技術(shù)的發(fā)展有很長的歷史，但都屬于空間光束合成技術(shù)，如平板玻璃法、透鏡法、濾光片法、特殊晶體法、鍍膜法、小角度合成法等等，這些傳統(tǒng)方法都存在一些缺點，歸結(jié)為:(i)合成區(qū)域小，只在作用點處重合，作用區(qū)域小，或合成區(qū)域交疊不完全，合成度低；(? )合成波長數(shù)受到限制，有些方法從原理上就不適合多光路的合成；(iii)對合成的波長有一定的要求，不適合波長相近的光合成；(iv)紫外光由于單光子能量高，不可見等原因存在空間傳輸損耗大，危險系數(shù)高的特點；(V)空間合束系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，損耗大，成本高，調(diào)節(jié)困難等。而光譜研究或激發(fā)電離研究所涉及波長范圍大，也常常涉及到紫外與可見波長的多光路合成，同時要求光束的合成度高，光束與作用區(qū)的重疊度高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，以保障質(zhì)譜研究的實驗重復(fù)性和數(shù)據(jù)可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提出，其目的是提供一種體積小，靈活，便于調(diào)節(jié)和傳輸效率高的紫外與可見波長多光路激光合成和傳輸裝置及其使用方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種紫外光與可見光多光路激光合成和傳輸裝置，包括多個激光整形耦合入纖裝置，每個激光整形耦合入纖裝置分別通過輸入光纖與紫外可見光熔融拉錐合束器連通，紫外可見光熔融拉錐合束器通過輸出光纖與激光整形出纖裝置連通，所述激光整形耦合入纖裝置包括在同一入纖裝置底座上從左至右彼此相互間隔一定距離分別設(shè)置有I號光闌、輸入整形透鏡組、輸入聚焦透鏡、入射光纖夾持架和II號光闌；
所述激光合成和傳輸裝置還包括一個紫外激光入纖裝置和多個可見激光入纖裝置，紫外激光入纖裝置和多個可見激光入纖裝置均設(shè)置于對應(yīng)激光整形耦合入纖裝置前方，且紫外激光入纖裝置和多個可見激光入纖裝置中發(fā)出的激光均到達對應(yīng)激光整形耦合入纖裝置中的I號光闌(6)處；
所述紫外激光入纖裝置包括一臺染料激光器和一臺氦氖激光器，氦氖激光器的輸出光路上設(shè)置有與水平呈45°角的激光全反鏡，染料激光器的輸出光路上設(shè)置有均與水平呈45°角的介質(zhì)膜合成鏡和紫外裝置激光反射鏡；紫外裝置激光反射鏡與其對應(yīng)的I號光闌之間設(shè)置有紫外裝置擋板；
所述可見激光入纖裝置包括一臺激光器，激光器的輸出光路上設(shè)置有兩個互相平行、并與水平成45。角的可見裝置可見裝置激光全反鏡，并在可見裝置激光全反鏡與其對應(yīng)的I號光闌之間設(shè)置可見裝置有擋板；
所述激光整形出纖裝置包括在同一出纖裝置底座上從左至右彼此相互間隔一定距離分別設(shè)置有輸出光纖夾持架、輸出準直透鏡組和輸出聚焦透鏡組；
所述輸入光纖入射端置于入射光纖夾持架上，使輸入光纖的端口置于輸入聚焦透鏡的焦點處，所述輸出光纖的輸出端位于激光整形出纖裝置中的輸出光纖夾持架上，輸出光纖夾持架位于輸出準直透鏡組的前焦點位置。
[0006]所述的輸入整形透鏡組由兩只透鏡組成。
[0007]所述輸出準直透鏡組和輸出聚焦透鏡組均由四片熔融石英和氟化鈣材質(zhì)的鏡片組成。
[0008]所述激光整形耦合入纖裝置中的安裝于入纖裝置底座上的各元件和激光整形出纖裝置中的安裝于出纖裝置底座上的各元件中心分別處于各自的同一中心線上。
[0009]一種紫外光與可見光多光路激光合成和傳輸裝置的使用方法，包括以下步驟:
(i)對紫外激光的耦合入纖:
調(diào)節(jié)激光全反鏡的調(diào)節(jié)鈕使氦氖激光器輸出可見激光照射到介質(zhì)膜合成鏡上，調(diào)節(jié)介質(zhì)膜合成鏡的調(diào)節(jié)鈕使氦氖激光器輸出可見激光和染料激光器輸出紫外激光空間合成為一束光，該光束照射到紫外裝置激光反射鏡位置處，通過調(diào)節(jié)紫外裝置激光反射鏡的調(diào)節(jié)鈕使該指示光束通過準直好的I號光闌和II號光闌的通光孔徑，令I(lǐng)號光闌、II號光闌的孔徑中心與光束中心同軸，在I號光闌后加入輸入整形透鏡組用以調(diào)整激光光束光斑大小，調(diào)整后的光束經(jīng)輸入聚焦透鏡聚焦，焦斑位于輸入光纖的端面上；調(diào)節(jié)入射光纖夾持架上的調(diào)節(jié)鈕以及輸入聚焦透鏡的調(diào)節(jié)鈕，使聚焦光束耦合進入輸入光纖，當在輸出光纖的輸出端看到圓形的氦氖激光光斑時，擋住氦氖激光光束，測量輸出光纖的紫外光輸出功率；繼續(xù)微調(diào)入射光纖夾持架上的調(diào)節(jié)鈕以及輸入聚焦透鏡，直至光纖輸出激光達到最大功率，完成紫外激光的耦合輸入；
(ii)對可見光的稱合入纖:
將激光器輸出的激光通過調(diào)節(jié)可見裝置激光反射鏡的調(diào)節(jié)鈕使該光束通過準直好的I號光闌和II號光闌的通光孔徑，令I(lǐng)號光闌、II號光闌的孔徑中心與光束中心同軸，其余調(diào)節(jié)方法同步驟(i)紫外激光的耦合入纖的調(diào)節(jié)方法，直至光纖輸出激光達到最大功率，完成可見光激光的稱合輸入；
(iii)對紫外可見光熔融拉錐合束器輸出的激光光束進行整形:
經(jīng)過紫外可見光熔融拉錐合束器輸出的激光在輸出端成為類似點光源的發(fā)散光源，發(fā)散光源經(jīng)過輸出準直透鏡組后，輸出光纖的輸出激光被準直成為平行光，輸出聚焦透鏡組對平行光束進行聚焦，使合束光束中的可見光與紫外光的焦點落于原子蒸汽爐中的光與原子相互作用區(qū)內(nèi)相同位置；
(iv)再次使用時，對激光束的準直進行微調(diào):
微調(diào)紫外裝置激光反射鏡和可見裝置激光反射鏡的調(diào)節(jié)鈕，使對應(yīng)光束打到對應(yīng)I號光闌的通光孔徑處使光束中心與通光孔徑中心重合即可。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
(i)本發(fā)明利用熔融拉錐技術(shù)進行多束紫外與可見波長的激光的合束，使得合束技術(shù)不受波長的限制，擴大了合束技術(shù)的應(yīng)用范圍。(ii)利用熔融拉錐技術(shù)進行多束激光的合束，使得合束光束不再受空間的限制，同時減少了大量光學(xué)器件的使用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時增加了系統(tǒng)的安全性。(iii)整形耦合入纖裝置中氦氖光作為指示光引入，使紫外光束能夠精準定位調(diào)節(jié)，解決了不可見激光的光纖耦合問題，提高了系統(tǒng)的可重復(fù)性。(iv)整形出纖裝置使用，可以消除光纖輸出激光在聚焦過程中產(chǎn)生的球差和色差，并可根據(jù)不同的光束質(zhì)量和作用要求進行更換，使得系統(tǒng)更加靈活，可應(yīng)用于不同的激光系統(tǒng)中。(V)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于模塊化，系統(tǒng)操作簡單，靈活方便。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的部分裝置組成示意圖；
圖2是本發(fā)明的激光整形耦合入纖裝置示意圖；
圖3是本發(fā)明的激光整形出纖裝置示意圖；
圖4是本發(fā)明的應(yīng)用連接示意圖。
[0012]其中:
I激光整形耦合入纖裝置 2輸入光纖 3紫外可見光熔融拉錐合束器4輸出光纖 5激光整形出纖裝置6 I號光闌
7輸入整形透鏡組8輸入聚焦透鏡
9入射光纖夾持架10 II號光闌
11輸出光纖夾持架12輸出準直透鏡組
13輸出聚焦透鏡組14激光全反鏡
15染料激光器16介質(zhì)膜合成鏡
17原子蒸汽爐