專利名稱：一種寬穩(wěn)定區(qū)柱對稱偏振光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種寬穩(wěn)定區(qū)柱對稱偏振光激光器，屬光電子領(lǐng)域。本激光器可以 在較寬的泵浦范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出柱對稱偏振光激光，可應(yīng)用于激光加工方面。
背景技術(shù)：
柱對稱偏振激光分為兩種， 一種是徑向偏振激光(

圖1)，另一種是切向偏
振激光(圖2)，圖上箭頭方向?yàn)榧す怆娛噶糠较颉?br> 在光泵浦激光增益介質(zhì)Nd:YAG的過程中，增益介質(zhì)除輸出激光能量外， 不可避免地會產(chǎn)生熱量，對于棒狀增益介質(zhì)來說，通常采用外圍通水冷卻的方 案對其進(jìn)行冷卻。這種泵浦及冷卻結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了在增益介質(zhì)的截面上溫度呈梯度 分布，使得徑向偏振光和切向偏振光產(chǎn)生兩個不同的聚焦點(diǎn)，這就是Nd:YAG 增益介質(zhì)的熱致雙折射效應(yīng)。光學(xué)諧振腔內(nèi)徑向偏振光或切向偏振光如單獨(dú)運(yùn) 轉(zhuǎn)，激光器則輸出徑向偏振激光或切向偏振激光。
根據(jù)國外大量研究結(jié)果表明在激光切割和鉆孔方面，柱對稱偏振光比其 它偏振光，如線偏振光和圓偏振光，具有更好的加工效果。目前，圓偏振激光 通常用于激光切割，而徑向偏振激光的切割效果是圓偏振激光的兩倍；對于激 光鉆孔來說，在某些特定情況下，切向偏振激光有最佳的加工效果。
以色列人Inon Moshe等以半導(dǎo)體側(cè)面泵浦Nd:YAG增益介質(zhì)，通過在腔內(nèi) 插入衍射小孔，在半對稱腔和對稱腔兩種諧振腔結(jié)構(gòu)上都實(shí)現(xiàn)了徑向偏振光或 切向偏振光獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，這兩種腔結(jié)構(gòu)激光器的工作區(qū)域都位于諧振腔(DO-D 曲線(aO為增益介質(zhì)基模半徑，D為光焦度)穩(wěn)定區(qū)的邊界，激光器在該區(qū)域 工作范圍極小且不穩(wěn)定，泵浦功率只要有微小的變化就可能導(dǎo)致輸出的柱對稱偏振激光模式產(chǎn)生變化。圖3為半對稱腔結(jié)構(gòu)柱對稱偏振激光器的工作區(qū)域， 圖4對稱腔結(jié)構(gòu)柱對稱偏振激光器的工作區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)以色列人Inon Moshe的諧振腔設(shè)計，提出一種實(shí)現(xiàn) 柱對稱偏振光激光在較寬范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)方案，其諧振腔包括激光增益介質(zhì) Nd:YAG晶體、諧振腔鏡以及柱對稱偏振光選模小孔，其特征在于在前述激光 增益介質(zhì)的任意一側(cè)插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組，或在前述激光增益介質(zhì)的兩側(cè) 對稱位置分別插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組。
傳統(tǒng)諧振腔內(nèi)插入望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組用于擴(kuò)大增益介質(zhì)TEM(K)基模體積，其 腔內(nèi)徑向偏振光和切向偏振光都工作于穩(wěn)定區(qū)。而本發(fā)明寬穩(wěn)定區(qū)柱對稱偏振 光激光器只工作于特定的泵浦功率范圍，利用望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組擴(kuò)大一種偏振光 的模體積并工作于穩(wěn)定區(qū)，而使另一種偏振光處于非穩(wěn)定區(qū)并通過衍射小孔抑 制該偏振光運(yùn)轉(zhuǎn)，從而在較寬的泵浦功率范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出柱對稱偏振光激光。 本發(fā)明可以在諧振腔內(nèi)激光增益介質(zhì)任意一側(cè)插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組，諧振 腔結(jié)構(gòu)如圖5， coO-D曲線如圖7所示；或者在諧振腔內(nèi)增益介質(zhì)兩惻對稱地各 插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組，并與諧振腔鏡組成對稱腔結(jié)構(gòu)，諧振腔結(jié)構(gòu)如圖6， 0-D曲線如圖8所示。
本發(fā)明諧振腔區(qū)別于以色列人Inon Moshe的優(yōu)點(diǎn)在于可以在較寬的泵浦 范圍內(nèi)穩(wěn)定地輸出柱對稱偏振光激光。示意圖；圖3為半對稱腔柱對稱偏振激光工作區(qū)域coO-D曲線圖；圖4為對稱腔 柱對稱偏振激光工作區(qū)域coO-D曲線圖；圖5為單望遠(yuǎn)鏡鏡組柱對稱偏振激光器 諧振腔結(jié)構(gòu)圖；圖6為雙望遠(yuǎn)鏡鏡組柱對稱偏振激光器諧振腔結(jié)構(gòu)圖；圖7為 單望遠(yuǎn)鏡鏡組柱對稱偏振激光器工作區(qū)域coO-D曲線圖；圖8為雙望遠(yuǎn)鏡鏡組柱 對稱偏振激光器工作區(qū)域coO-D曲線圖；。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
圖5為單望遠(yuǎn)鏡鏡組柱對稱偏振激光器諧振腔結(jié)構(gòu)圖，腔鏡5、腔鏡6位于 Nd:YAG增益介質(zhì)7的兩惻，在腔鏡5和Nd:YAG增益介質(zhì)7之間插入一個望遠(yuǎn) 鏡鏡組8，衍射小孔9位于諧振腔內(nèi)靠近腔鏡6的位置，通過衍射小孔9的選模 可以在一定
圖6為雙望遠(yuǎn)鏡鏡組柱對稱偏振激光器諧振腔結(jié)構(gòu)圖，腔鏡5、腔鏡6以及 兩個望遠(yuǎn)鏡鏡組8對稱地位于Nd:YAG增益介質(zhì)7的兩惻，通過諧振腔內(nèi)靠近 腔鏡6衍射小孔9的選模，可以在一定泵浦范圍內(nèi)穩(wěn)定地輸出柱對稱偏振光激 光。
權(quán)利要求
1. 一種寬穩(wěn)定區(qū)柱對稱偏振光激光器，其諧振腔包括激光增益介質(zhì)Nd:YAG晶體、諧振腔鏡以及柱對稱偏振光選模小孔，其特征在于在前述激光增益介質(zhì)的任意一側(cè)插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組，或在前述激光增益介質(zhì)的兩側(cè)對稱位置分別插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組。
全文摘要
一種寬穩(wěn)定區(qū)柱對稱偏振光激光器，可應(yīng)用于激光加工方面，屬光電子領(lǐng)域。該激光器諧振腔包括激光增益介質(zhì)Nd:YAG晶體、諧振腔鏡以及柱對稱偏振光選模小孔，在前述激光增益介質(zhì)的任意一側(cè)插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組，或在前述激光增益介質(zhì)的兩側(cè)對稱位置分別插入一個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡組。本激光器在較寬的泵浦范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出柱對稱偏振光激光。
文檔編號H01S3/05GK101465511SQ20071014405
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者斐 史, 康治軍, 戴殊韜, 李錦輝, 林季鵬, 林文雄, 雄 江, 文 翁, 許燦華, 暉 鄭, 黃見洪 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所