一种基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器

本申请属于激光，特别涉及一种基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器。

背景技术：

1、紫外激光器在生物医学仪器、半导体检测、集成电路制造、疾病诊断和治疗等领域具有重要作用；尤其在生物分析与临床治疗中，紫外光具有较强的穿透力和散射特性，能够深入生物组织内部并与组织成分产生相互作用，从而实现疾病的诊断与治疗。例如，308nm紫外激光可通过抑制皮脂腺分泌、杀灭痤疮丙酸杆菌、促进皮肤细胞再生等机制治疗皮肤疾病；此外，308nm紫外激光消蚀术在冠状动脉粥样硬化、动脉栓塞等心血管疾病的临床治疗中也发挥着越来越重要的作用。因此，获得高效、稳定、易维护的308nm紫外激光器具有重要的研究意义与应用价值。

2、目前，获得308nm紫外激光的主要方式包括以下几种：一是准分子激光器，采用氯化氙气体为工作介质，在电能或光能激发下释放高能紫外激光，但其存在体积大、功率不稳定、使用前需长时间预热、维保复杂、运行成本高等缺点。二是基于光纤激光泵浦的全固态激光器，采用单频1030nm和1535nm的种子光经多级放大后，通过倍频和频获得308nm激光输出，虽实现了全固态结构，但其单脉冲能量受限于光纤中的非线性效应，只能维持在数十μj，难以实现数十mj以上的大能量纳秒级脉冲输出。三是基于algan材料的半导体激光器，其输出波长可拓展至308nm，但目前输出功率仅有10毫瓦左右，难以满足临床治疗的需求。

3、鉴于此，克服上述现有技术所存在的体积大、维护复杂、单脉冲能量低或输出功率不足等缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请提供了一种基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，包括：

2、泵浦源系统，用于产生1123nm泵浦激光；

3、拉曼激光产生系统，包括高反射光纤布拉格光栅、拉曼增益光纤、输出耦合光纤布拉格光栅，泵浦源系统输出的1123nm泵浦激光经高反射光纤布拉格光栅注入拉曼增益光纤，通过受激拉曼散射产生 1232nm的斯托克斯光，并经输出耦合光纤布拉格光栅输出；

4、波长变换系统，包括第一非线性介质，第一非线性介质用于接收1232nm的斯托克斯光，并通过二次谐波产生转换为616nm的可见光；

5、紫外激光产生系统，包括第二非线性介质，第二非线性介质用于接收616nm的可见光并通过二次谐波产生转换为308nm的紫外激光。

6、更进一步地，拉曼增益光纤为掺磷光纤。

7、更进一步地，拉曼增益光纤中五氧化二磷的掺杂浓度为1~50 mol%，拉曼增益光纤的包层与纤芯的折射率差值为0.005~0.050，长度为1~1000 m，在1232nm处的损耗为0.1~10db/km。

8、更进一步地，高反射光纤布拉格光栅对1232nm激光的反射率大于90%；输出耦合光纤布拉格光栅对1232nm激光的透射率为5%~50%。

9、更进一步地，泵浦源系统包括红外脉冲激光器与聚焦耦合模块，红外脉冲激光器用于产生1123nm泵浦激光；

10、聚焦耦合模块位于红外脉冲激光器与拉曼激光产生系统之间，聚焦耦合模块用于将1123nm泵浦激光耦合注入拉曼激光产生系统中。

11、更进一步地，红外脉冲激光器采用nd:yag激光器或nd:luyag激光器，其重复频率为1~100 hz，单脉冲能量为1~10000 mj，脉冲宽度为1~500ns。

12、更进一步地，波长变换系统还包括隔离器、λ/2波片和第一聚焦透镜，隔离器设置于拉曼激光产生系统与第一非线性介质之间，用于阻止后级反射光返回拉曼激光产生系统；

13、λ/2波片设置于隔离器与第一非线性介质之间，用于调节1123nm泵浦激光的偏振方向与第一非线性介质的相位匹配条件相适应；

14、第一聚焦透镜设置于λ/2波片与第一非线性介质之间。

15、更进一步地，波长变换系统还包括准直透镜和第一反射镜，准直透镜设置于第一非线性介质与第二非线性介质之间，用于对第一非线性介质输出的616nm可见光进行准直；

16、第一反射镜设置于第一非线性介质与第二非线性介质之间，用于将616nm可见光引导至第二非线性介质。

17、更进一步地，紫外激光产生系统还包括第二反射镜和第二聚焦透镜，第二反射镜设置于波长变换系统与第二非线性介质之间，用于将616nm可见光引导至第二非线性介质；

18、第二聚焦透镜设置于第二反射镜与第二非线性介质之间，用于将616nm可见光聚焦至第二非线性介质内。

19、更进一步地，紫外激光产生系统还包括用于接收308nm的紫外激光的滤光片，滤光片对308nm紫外激光的透射率大于95%，对616nm可见光的反射率大于90%。

20、更进一步地，第一非线性介质采用三硼酸锂晶体或偏硼酸钡晶体或磷酸钛氧钾晶体或周期性极化铌酸锂晶体或周期性极化磷酸钛氧钾晶体或周期性极化钽酸锂晶体；

21、第二非线性介质为偏硼酸钡晶体或六硼酸铯锂晶体或氟代硼铍酸钾晶体。

22、与现有技术相比，本申请具有如下优点：

23、本发明提出基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，采用全固态结构，克服了传统准分子激光器体积大、预热时间长、维护复杂和运行成本高的缺点；同时，通过采用掺磷光纤作为拉曼增益介质，利用其大拉曼频移特性，实现了单级受激拉曼散射波长转换，简化了系统结构，提高了转换效率；通过两级非线性频率转换，进而获得了低重频、高单脉冲能量的ns级308nm紫外脉冲激光输出，以满足临床治疗等应用领域的需求。

24、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

1.一种基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述拉曼增益光纤（22）为掺磷光纤。

3.根据权利要求2所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述拉曼增益光纤（22）中五氧化二磷的掺杂浓度为1~50 mol%，所述拉曼增益光纤（22）的包层与纤芯的折射率差值为0.005~0.050，长度为1~1000 m，在1232nm处的损耗为0.1~10db/km。

4.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述高反射光纤布拉格光栅（21）对1232nm激光的反射率大于90%；所述输出耦合光纤布拉格光栅（23）对1232nm激光的透射率为5%~50%。

5.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述泵浦源系统（1）包括红外脉冲激光器（11）与聚焦耦合模块（12），所述红外脉冲激光器（11）用于产生1123nm泵浦激光；

6.根据权利要求5所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述红外脉冲激光器（21）采用nd:yag激光器或nd:luyag激光器，其重复频率为1~100 hz，单脉冲能量为1~10000 mj，脉冲宽度为1~500ns。

7.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述波长变换系统（3）还包括隔离器（31）、λ/2波片（32）和第一聚焦透镜（33），所述隔离器（31）设置于所述拉曼激光产生系统（2）与所述第一非线性介质（34）之间，用于阻止后级反射光返回所述拉曼激光产生系统（2）；

8.根据权利要求7所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述波长变换系统（3）还包括准直透镜（35）和第一反射镜（36），所述准直透镜（35）设置于所述第一非线性介质（34）与所述第二非线性介质（43）之间，用于对所述第一非线性介质（34）输出的616nm可见光进行准直；

9.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述紫外激光产生系统（4）还包括第二反射镜（41）和第二聚焦透镜（42），所述第二反射镜（41）设置于所述波长变换系统（3）与所述第二非线性介质（43）之间，用于将616nm可见光引导至所述第二非线性介质（43）；

10.根据权利要求9所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述紫外激光产生系统（4）还包括用于接收308nm的紫外激光的滤光片（44），滤光片（44）对308nm紫外激光的透射率大于95%，对616nm可见光的反射率大于90%。

11.根据权利要求1-10任一项所述的基于受激拉曼散射的308nm全固态紫外激光器，其特征在于，所述第一非线性介质（34）采用三硼酸锂晶体或偏硼酸钡晶体或磷酸钛氧钾晶体或周期性极化铌酸锂晶体或周期性极化磷酸钛氧钾晶体或周期性极化钽酸锂晶体；