一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜制造技术

一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，包括基底、冷却器和光栅，多个非交叉金属条在基底表面形成光栅，冷却器与基底的底面相贴实现热转移，基底选用高导热低反射率材质制成。简化偏振选择镜的设计，制作工艺简单，价格低廉；本发明专利技术在具有较好的径向偏振选择性，通过高导热低反射率基底实现热量的有效转移，即使在高激光功率下，偏振选择镜的温度也稳定在较低的水平。较低的水平。较低的水平。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜


[0001]本专利技术专利涉及偏振选择镜
，尤其是一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜。

技术介绍

[0002]在激光加工领域中，径向偏振光相比圆偏振光能更好的被材料吸收从而有利于高功率激光器的效能提升。通过在激光器的谐振腔内引入具有偏振选择性的光学元件，如采用具有径向偏振选择特性的偏振选择镜作为激光器的尾镜，来直接产生径向偏振激光输出。为保障偏振选择镜在高功率激光器中的有效应用，偏振选择镜应尽可能满足以下条件：较高的有效偏振反射率（与光栅平行的平行偏振反射率E
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)；较低的垂直偏振反射率E
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；具有高损伤阈值。
[0003]但现有偏振选择镜的结构复杂，制作比较困难，成本高且在大功率工作条件下涂层极易损坏，使用寿命较短。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有的技术问题，而提出的一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，包括基底、冷却器和光栅，多个非交叉金属条在基底表面形成光栅，冷却器与基底的底面相贴实现热转移，基底选用高导热低反射率材质制成。
[0006]优选的，光栅周期T小于入射光束的波长λ。
[0007]优选的，高导热低反射率材质为硅。
[0008]优选的，光栅采用反射率高的金属，金属条为金条。
[0009]优选的，光栅图案为多个圆环壁嵌套形成的同心圆，且相邻同心圆的半径差恒定为光栅周期T。
[0010]优选的，金属条的宽度为b，b＞0.5T。
[0011]本专利技术的有益效果是：简化偏振选择镜的设计，制作工艺简单，价格低廉；本专利技术在具有较好的径向偏振选择性，通过高导热低反射率基底实现热量的有效转移，即使在高激光功率下，偏振选择镜的温度也稳定在较低的水平。
附图说明
[0012]图1为一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜的结构示意图；图2为一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜的俯视图；图3为一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜的反射效果示意图；图4为一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜的（金属条材质为金时）不同b/T下的平行（有效）偏振反射率E
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变化图；
图5为一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜的（给定T且b/T=0.5）不同h和基底材料的垂直偏振反射率E
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变化图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0014]结合附图1
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5，一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，包括基底、冷却器和光栅，多个非交叉金属条在基底表面形成光栅，冷却器与基底的底面相贴实现热转移，基底选用高导热低反射率材质制成。
[0015]光栅周期T小于入射光束的波长λ。光栅周期T比波长λ短得多，在这种情况下，平行于光栅的电场矢量辐射由光栅反射，既偏振选择镜的平行（有效）偏振反射率E
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取决于光栅层的反射率，如果基底也选用同类金属，那么垂直偏振反射率E
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与平行偏振反射率相同，偏振选择镜将缺乏极化选择性。因此基底材料有两个要求：热导率高，可将吸收的热量通过冷却器传递给制冷机；反射率低，使偏振选择镜具有良好的极化选择性。
[0016]光栅采用反射率高的金属，金属条为金条，金具有高反射性和耐化学腐蚀性。
[0017]高导热低反射率材质为硅。穿过光栅的入射光束一部分进入硅基底层并加热它，由于硅的高导热性，这些热量通过冷却器传递被排出。即使在高激光功率下，反射镜的温度也稳定在较低的水平。
[0018]光栅图案为多个圆环壁嵌套形成的同心圆，且相邻同心圆的半径差恒定，均为光栅周期T。
[0019]光栅参数（金属条宽度b和光栅高度）对垂直偏振辐射的反射系数有显著影响。如果光栅高度很小，则垂直偏振E
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的反射率与基底的反射率大致相同。通过对金属条宽度和光栅高度的精心选择，光栅起到了减反射涂层的作用，反射系数趋近于零。
[0020]当T<<λ时，金属条的宽度为b，基底的厚度为h。
[0021]由图4可知，平行（有效）偏振反射率E
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取决于b/T，T＞b＞0.5T时可以获得较高的平行偏振反射率E
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。
[0022]由图5可知，在给定的T和b=0.5T时，垂直偏振反射率E
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取决于h和基底材质，相较于Au和Ti，Si在h=0.3um有较低的垂直偏振反射率E
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。虽然Ti在h=2.2um时产生相当低的垂直偏振反射率E
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，但其需要更为复杂的技术生产光栅，成本较高。而本专利技术采用的h=0.3um的硅基底可通过常见的离子束刻蚀制得，更易于生产。
[0023]以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，其特征在于，包括基底、冷却器和光栅，多个非交叉金属条在基底表面形成光栅，冷却器与基底的底面相贴实现热转移，基底选用高导热低反射率材质制成。2.根据权利要求1所述的一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，其特征在于，光栅周期T小于入射光束的波长λ。3.根据权利要求2所述的一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜，其特征在于，高导热低反射率材质为硅。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄加园，尼泽夫，黄兆轩，
申请(专利权)人：伯纳激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：