一种腔内调频角锥谐振腔制造技术

本发明专利技术公开了一种腔内调频角锥谐振腔，解决了现有技术中的腔内调频式谐振腔的激光损耗、不能满足恶劣环境下使用的技术问题，其技术方案要点是包括有一腔体以及设置于所述腔体内的激光物质、角锥棱镜以及频率转换器件，所述腔体内还包括有对基频光进行反射的腔镜以及调频光输出、基频光反射的斜向布置的腔镜，所述激光物质发出的光束依次经过频率转换器件、角锥棱镜、腔镜以及腔镜，经过所述腔镜的高反作用后进入所述频率转换器件并再次进入腔镜。通过腔体内元件的调整，使得调频光直接自腔镜中透射出去，调频光不再经过激光物质，可以实现调频光的无损耗输出。

【技术实现步骤摘要】
一种腔内调频角锥谐振腔
本专利技术涉及一种谐振腔,更具体地说，它涉及一种可以实现腔内调频输出的角锥谐振腔。
技术介绍
谐振腔的作用是将激光物质中频率、方向一致的光做放大、抑制其他频率和方向的光，沿轴线运动的光子在谐振腔内继续前行，经过谐振腔内两反射镜的反射，不断往返运动产生振荡，使得激光物质中其他受激粒子与之相遇而产生辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，产生激光。由上述对于谐振腔的描述可知，谐振腔内有几个必要的元器件：激光物质、激发其产生激光的泵浦以及轴线上相对设置的两块反射镜，其中，把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。在这个过程中，为了保证光子沿轴向振荡不断激发激光物质产生同频率的光子以获得激光，需要保证两块反射镜的绝对平行，防止光子打到反射镜上时发生偏折而难以形成一道较强的激光束作为输出。但是，在一些恶劣环境下，例如航天、导弹、野外军用设备上，即使最初安装可以保证两块反射镜的绝对平行，外部环境的振荡也会破坏两者的初始安装位置。因此，申请日为1999.11.17、申请号为99245338.0的专利技术专利（以下称为现有技术1）中将两块反射镜中的一块用角锥棱镜代替构成了一种用于气体激光器的谐振腔。其中的角锥棱镜，又称为回归反射器，是一种依据临界角原理制造的内部全反射棱镜，它不受入射角大小的影响，把入射光反射180度，也就是说，对于任意角度进入角锥棱镜的入射光线，都将被高效的按照原方向反射回去，使得谐振腔的抗失调能力达到了正负21度。但是，现有技术1中的谐振腔，其光束是在角锥棱镜的顶点与输出镜之间振荡，这种振荡形式导致的结果是出射激光无法形成线偏振光。随着激光技术的不断应用创新，各个领域对于激光设备的要求不仅仅局限于一个频率的激光束输出，而是需要在不同场合输出不同频率的激光束，即腔内变频。现有技术1中的角锥谐振腔其结构的限定导致输出光束并非线偏振光，而进行腔内调频又必须要求光束为线偏振光，因而，角锥谐振腔虽然满足了在恶劣环境下使用的需求，但是，其输出光束本身又限制了其作为变频谐振腔的使用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种适于恶劣环境下使用，腔内调频直接可以输出变频光的一种腔内调频角锥谐振腔。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种腔内调频角锥谐振腔，包括有一腔体，其特征是：所述腔体内设置有至少一个有源激光物质、一个作为腔镜的角锥棱镜、一斜向布置的腔镜一、一腔镜二以及至少一个频率转换器件，所述有源激光物质发出的光束依次经过角锥棱镜、腔镜一进入腔镜二，经过所述腔镜二的反射作用后沿原光路返回，再次经过角锥棱镜、腔镜一和频率转换器件后进入腔镜二，经所述腔镜二的反射后再次进入频率转换器件，经过所述频率转换器件后的调频光自所述腔镜一输出、基频光返回所述腔体内。通过采用上述技术方案，通过腔镜一的引入，使得基频光在经过频率转换器件之后，再次进入腔镜一，通过频率转换器件的调频作用，高频部分自腔镜一透射输出、基频光部分返回角锥棱镜内再次对激光物质进行激发，这样的光路中，调频后的高频光不再通过激光物质，因而，在整个腔体内无损耗；光束的振荡路径不再是角锥棱镜的顶点位置，而是在三个反射面中的任意两个进行反射，因此，入射的光束会被唯一反射出角锥棱镜，因而，出射光不再是呈六个光斑的光束，而是单一光斑，光束质量有所提高，并且，这个高质量的调频光的输出，由于角锥棱镜的反射不受光束入射角锥的入射角的影响，因此，经过频率转换器件的调频作用，可以兼顾恶劣环境下使用以及腔内调频光输出的需要。本专利技术进一步设置为：所述腔镜一的斜向角度为45度。通过采用上述技术方案，腔镜一在大于0度小于90度之间的夹角均可以满足折光需求，但是，当其斜向角度布置为45度时，可以简化谐振腔内的元器件的调整过程。本专利技术进一步设置为：所述腔镜二为基频光和调频光的全反镜。通过采用上述技术方案，由于高反镜对基频光和调频光均产生高反作用，因此，腔体内输出的激光的功率很高，使角锥谐振腔适合于高功率场合。本专利技术也可设置为：所述腔镜二为基频光或调频光的部分反射镜。通过采用上述技术方案，反射镜区别于高反镜，它可以将部分基频光透射、将调频光进行反射，在恶劣环境下使用时，采用反射镜虽然会损失部分基频光，造成输出激光束功率降低，但是，调频光输出是稳定的，不受腔体内元件的小角度偏转的影响。本专利技术进一步设置为：所述有源激光物质与角锥棱镜之间还设置有调整所述腔体内的偏振方向的半波片。通过采用上述技术方案，半波片可以调整腔体内的偏振态，在没有半波片的情况下，需要调整频率转换器件和角锥的设置位置，以使腔体内的偏振态满足于调频输出的需要，调光时间较长、耗费精力较大，加入半波片对腔体内的偏振态进行调整后，不仅谐振腔的成本不会增加过多，且调光过程变得简单、快捷。本专利技术进一步设置为：所述腔镜一与角锥棱镜之间还设置有用于补偿所述角锥棱镜制造误差的双楔。通过采用上述技术方案，利用角锥棱镜的特殊性质，角锥棱镜在腔体内可以按照便利于其他元器件的安置方位进行设置而不会影响光束的反射，但是，由于制造时误差的出现，使得角锥棱镜上的三个互成90度的三个反射面之间存在角度差，这个误差将会影响输出激光束的质量。通过旋转双楔，对这个误差进行补偿，可以使输出的激光束的质量进一步提高。本专利技术进一步设置为：所述有源激光物质与频率转换器件之间还设置有调Q开关，所示调Q开关与角锥棱镜之间设置有调整所述腔体内的偏振方向的半波片。通过采用上述技术方案，通过调Q开关的作用，可以将谐振腔的激光束的输出由低能量的连续输出转变成脉冲输出，经过调Q开关的作用后，输出的激光束的功率可以达到瞬间的几万瓦功率，这种脉冲式大功率激光输出，有着广泛的应用场合。本专利技术进一步设置为：所述调Q开关采用声光Q开关或被动调Q器件。通过采用上述技术方案，区别于其他调Q开关，声光Q对于腔体内部的偏振态的要求较低，因而对于腔体内部的偏振态调整过程更加简单，光路连接也较为简单；相对于声光Q开关来说，被动调Q器件成本低、结构简单，且其输出的脉冲激光束质量也基本满足于使用要求。本专利技术进一步设置为：所述频率转换器件（2）为LBO晶体或BiBO晶体或KTP晶体或PPLN晶体或PPKRP晶体，所述有源激光物质（4）为Nd:YVO4晶体或Nd:YAG。通过采用上述技术方案，两种激光晶体以及五种频率转换晶体之间根据需要进行任意的组合，基本可以满足绝大部分的输出激光束的要求。本专利技术进一步设置为：所述有源激光物质包括有激光晶体、泵浦模块以及设置于两者之间的柱透镜，所述激光晶体包括有两层基质晶体以及夹设在两层基质晶体之间的掺杂层，所述掺杂层的厚度小于等于2㎜，所述泵浦模块发出的泵浦光经过所述柱透镜整形后照射在所述激光晶体的侧面并激发所述掺杂层。通过采用上述技术方案，激光晶体的生长过程中，在两层基质晶体之间生长一层掺杂层，控制掺杂层的厚度，即可控制激光晶体内部的可以被激发产生增益的区域的体积，再通过柱透镜对泵浦模块的光的整形，使得激光晶体侧面输出的激光束受到掺杂层的厚度和柱透镜对泵浦光的整形宽度的限制，因而，在本方案中，有源激光物质实际为侧面泵浦系统，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腔内调频角锥谐振腔，包括有一腔体，其特征是：所述腔体内设置有至少一个有源激光物质（4）、一个作为腔镜的角锥棱镜（7）、一斜向布置的腔镜一（3）、一腔镜二（1）以及至少一个频率转换器件（2），所述有源激光物质（4）发出的光束依次经过角锥棱镜（7）、腔镜一（3）进入腔镜二（1），经过所述腔镜二（1）的反射作用后沿原光路返回，再次经过角锥棱镜（7）、腔镜一（3）和频率转换器件（2）后进入腔镜二（1），经所述腔镜二（1）的反射后再次进入频率转换器件（2），经过所述频率转换器件（2）后的调频光自所述腔镜一（3）输出、基频光返回所述腔体内。

【技术特征摘要】
1.一种腔内调频角锥谐振腔，包括有一腔体，其特征是：所述腔体内设置有至少一个有源激光物质（4）、一个作为腔镜的角锥棱镜（7）、一斜向布置的腔镜一（3）、一腔镜二（1）以及至少一个频率转换器件（2），所述有源激光物质（4）发出的光束依次经过角锥棱镜（7）、腔镜一（3）进入腔镜二（1），经过所述腔镜二（1）的反射作用后沿原光路返回，再次经过角锥棱镜（7）、腔镜一（3）和频率转换器件（2）后进入腔镜二（1），经所述腔镜二（1）的反射后再次进入频率转换器件（2），经过所述频率转换器件（2）后的调频光自所述腔镜一（3）输出、基频光返回所述腔体内。2.根据权利要求1所述的腔内调频角锥谐振腔，其特征是：所述腔镜一（3）的斜向角度为45度。3.根据权利要求1或2所述的腔内调频角锥谐振腔，其特征是：所述腔镜二（1）为基频光和调频光的全反镜。4.根据权利要求1或2所述的腔内调频角锥谐振腔，其特征是：所述腔镜二（1）为基频光或调频光的部分反射镜。5.根据权利要求1或2所述的一种腔内调频角锥谐振腔，其特征是：所述有源激光物质（4）与角锥棱镜（7）之间还设置有调整所述腔体内的偏振方向的半波片（6）。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永明，刘练，王晨，马东伟，刘少飞，宋宝钢，
申请(专利权)人：北京思通博远激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11