一种抗失谐的激光谐振腔制造技术

本发明专利技术公开了一种抗失谐高光束质量的激光谐振腔，包括输出镜和后腔镜相向共轴设置，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为９０°。本发明专利技术有助于实现高光束质量的激光输出，具有抗失谐、易调试、无硬边衍射损耗、出光效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体激光器技术，特别涉及一种抗失谐高光束质量的激光谐振腔。
技术介绍
在许多激光应用领域，不仅要求激光器具有较好的光束质量，更要求激光器有较强的抗失谐能力，并且为了满足大批量的生产要求，还希望激光器的设计本身具有装配方便、调试简单等优点。现有技术中，增强激光器的抗失谐能力广泛采用的方法是采用角锥棱镜作为谐振腔的后反射腔镜，如文献1叶一东等的“角锥棱镜激光谐振腔的基本特性，强激光与离子束，第16卷第8期，2004年8月”中公开的技术。角锥棱镜作为后反射腔镜虽然具有抗失谐能力强、装配方便、调试简单等优点，但是，由于角锥棱镜具有三条直角楞，所以在作为后腔镜反射时会造成出射光斑分成明显对称的六瓣；并且由于直角楞的硬边衍射损耗还造成出光能量的降低；另外，这种方法对角锥棱镜的加工精度要求也很高，一般要求其反射角精度要在3秒以内，这些都使得其的应用受到很大的限制。图1表示角锥棱镜作为后反射腔镜的示意图，图中在理想情况下，角锥棱镜的3个内反光面互相垂直，在有效入射角内的入射光线都可以严格地按平行于入射光线的相反方向反射回去。角锥棱镜的反射光线与入射光线在位置上有一定平移，两者关于棱镜的顶点中心对称。图中Φ代表角锥棱镜的通光直径，h代表角锥棱镜的高度，也就是顶点到通光底面的垂直距离。由于现有技术的不足，就需要一种改进的抗失谐高光束质量的激光谐振腔，最好是易调试、无硬变衍射损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种抗失谐、易调试、无硬边衍射损耗、出光效率高的高光束质量的激光谐振腔。为了达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案。一种抗失谐的激光谐振腔，包括输出镜和后腔镜相向共光轴设置，其特征在于，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为90°。进一步地，所述直角圆锥形的后腔镜是侧面抛光的。进一步地，所述圆锥底面有与激光波长对应的增透膜。进一步地，所述圆锥底面与所述光轴垂直。本专利技术的激光谐振腔采用锥角为90°的直角圆锥形的后腔镜，任意入射进入该直角圆锥的光线，都会严格地按平行于入射光线的相反方向反射回去。这样就实现光的自镇定，免调试。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1)如图2所示，在有效入射角内的入射光线都可以严格地按平行于入射光线的相反方向反射回去。圆锥棱镜的反射光线与入射光线在位置上有一定平移，两者关于棱镜的顶点中心对称。图中Φ代表圆锥棱镜的通光直径，h代表圆锥棱镜的高度，也就是顶点到通光底面的垂直距离；因为是90度直角圆锥，所以可实现上和下，左和右的倒像，这对于不均匀泵浦的聚光腔，有助于实现高光束质量的激光输出。图2中作为示意，示出入射光的“上”字，在反射回的光形成上和下、左和右的倒像。2)由于直角圆锥只有一个顶点，不象角锥棱镜有三条直角棱，从而使其衍射损耗大大减少。并且也不会象角锥棱镜出射激光分成六瓣。因此本专利技术的激光谐振腔具有抗失谐、易调试、无硬边衍射损耗、出光效率高的优点。附图说明图1表示现有技术后腔镜的角锥棱镜结构示意图；图2表示本专利技术谐振腔的后腔镜的圆锥棱镜结构示意图；图3表示本专利技术谐振腔的圆锥棱镜实现光线自镇定反射示意图；图4表示实施例1的装置示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述实施例1参照图4制作本专利技术的抗失谐高光束质量的激光谐振腔，包括输出镜1和直角圆锥4相向共轴设置在光轴上。在该激光谐振腔内的光轴上采用现有技术设置激光晶体棒2和调Q单元3。其中，输出镜1和直角圆锥4装卡在一个二维可调整的镜架上，该镜架为现有技术的镜架，比如可以从市场上购得。本实施例中的激光棒2选用常规的Nd:YAG晶体，掺杂浓度1％，激光棒晶体的两个端表面都镀有波长为1064nm的增透膜，镀膜技术是本领域技术人员熟知的；调Q单元3可以选用电光调Q单元，也可以选用声光调Q单元，或被动调Q单元。直角圆锥镜4的材料采用K9玻璃，也可选用其他牌号的玻璃或熔石英，本实施例中采用K9玻璃。作为谐振腔后腔镜的直角圆锥镜4，安装时使其底面与谐振腔中的光轴垂直，直角圆锥镜4的侧面是抛光的，该圆锥的锥角为90°，其底面直径一般要大于或等于激光晶体棒2的直径，因为是直角圆锥形的，底面直径一旦确定，高度也就确定了。并且，直角圆锥镜4的圆锥底面镀有所用激光波长的增透膜，本实施例中的激光波长选为1064nm，所以增透膜是对波长1064nm的光增透。输出镜1采用部分耦合输出的反射镜，本实施例中透过率选取90％，材料采用是K9玻璃，也可选用其他牌号的玻璃或熔石英，输出镜1的直径大于或等于激光晶体棒2的直径。如图2所示，在有效入射角内的入射光线都可以严格地按平行于入射光线的相反方向反射回去。圆锥棱镜的反射光线与入射光线在位置上有一定平移，两者关于棱镜的顶点中心对称。图中Φ代表圆锥棱镜的通光直径，h代表圆锥棱镜的高度，也就是顶点到通光底面的垂直距离；因为是90度直角圆锥，所以可实现上和下，左和右的倒像，这对于不均匀泵浦方式的聚光腔，有助于实现高光束质量的激光输出。图2中作为示意，示出入射光的“上”字，在反射回的光形成上和下、左和右的倒像，因为总反射次数为偶数，故物和像相似，因为光轴x′和x反向，所以y′和y必然反向；又因为起反射作用的是直角圆锥，所以y和z是旋转对称的，也就是y和z是等同变换的，所以y′和z′也是成镜像的。由于直角圆锥的反射面是个圆锥面，所以没有硬边衍射损耗。如图3所示，图中实线表示与光轴成任意一角度的入射光线和反射光线的行进示意方向；一条虚线表示与光轴平行的入射光线和反射光线的行进示意方向；可见，不论光线是与光轴平行地入射还是与光轴成某一角度的入射，反射光线都与入射光线平行反向。本领域技术人员熟知，经过几何推导得到，直角圆锥可实现入射光的平行反射，这不仅解决了激光的装配自镇定、抗失谐、而且可以降低激光器对泵光在增益介质中的均匀分布要求从而提高光束质量。由于圆锥顶点衍射损耗的依然存在，可降低尤其是增益较高的脉冲激光器工作时激光束中心亮点的存在，避免激光晶体的可能损坏，从而提高整机寿命。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。权利要求1.一种抗失谐的激光谐振腔，包括输出镜和后腔镜相向共光轴设置，其特征在于，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为90°。2.根据权利要求1所述抗失谐的激光谐振腔，其特征在于，所述直角圆锥形的后腔镜是侧面抛光的。3.根据权利要求1或2所述抗失谐的激光谐振腔，其特征在于，所述圆锥底面有与激光波长对应的增透膜。4.根据权利要求1或2所述抗失谐的激光谐振腔，其特征在于，所述圆锥底面与所述光轴垂直。5.根据权利要求3所述抗失谐的激光谐振腔，其特征在于，所述圆锥底面与所述光轴垂直。全文摘要本专利技术公开了一种抗失谐高光束质量的激光谐振腔，包括输出镜和后腔镜相向共轴设置，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为90°。本专利技术有助于实现高光束质量的激光输出，具有抗失谐、易调试、无硬边衍射损耗、出光效率高的优点。文档编号H01S3/08GK101090194SQ20061本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗失谐的激光谐振腔，包括输出镜和后腔镜相向共光轴设置，其特征在于，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为９０°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊仲维，崔建丰，裴博，
申请(专利权)人：北京国科世纪激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]