專利名稱：一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光器，涉及到輸出軸對(duì)稱偏振光的激光器，具體涉及一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器。
背景技術(shù)：
由于軸對(duì)稱偏振光的特殊偏振特性，在很多領(lǐng)域中表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。其中， 最具應(yīng)用潛質(zhì)的是環(huán)向偏振光(圖l_a)和徑向偏振光(圖l_b)兩類軸對(duì)稱偏振光，圖1 中的箭頭指向?yàn)殡娛噶糠较颉－h(huán)向偏振光和徑向偏振光的偏振方向在光束橫截面內(nèi)除光束中心外各點(diǎn)均與徑向分別呈90°和0°。在激光加工中，例如激光切割、激光焊接、激光打孔等應(yīng)用中，激光的偏振狀態(tài)都會(huì)對(duì)激光加工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。環(huán)向偏振光應(yīng)用于工業(yè)激光打孔時(shí)，側(cè)壁對(duì)激光能量的吸收很少，吸收主要集中在孔的底部。因此，采用環(huán)向偏振光加工的孔與圓偏振光加工的孔相比，具有孔徑小、孔深大、錐度小、熱影響區(qū)小等特點(diǎn)。高功率激光切割中，目前使用的圓偏振光可以消除線偏振光在不同切割路徑上吸收不同的問題，提高切割精度和切割質(zhì)量。 但是材料對(duì)圓偏振光的吸收效率并不高，使得目前激光切割的能量利用率并未達(dá)到最大。 而徑向偏振光由于偏振方向沿光束橫截面為徑向分布，對(duì)于切割面上的每一點(diǎn)而言，入射的激光都是P偏振光，而材料對(duì)P偏振光的吸收率比S偏振光的吸收率大。研究表明，徑向偏振光相比于圓偏振光切割效率可以提高2倍左右。在中高功率氣體激光器中，一般采用折疊腔來增加增益的長度，以便提高激光輸出功率。但是由于轉(zhuǎn)折鏡在以非零度角入射時(shí)，對(duì)P偏振光和S偏振光的反射率有一定的差別。因此，在這種結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)折鏡的偏振選擇特性將降低軸對(duì)稱偏振光的偏振度，嚴(yán)重的時(shí)候甚至得不到軸對(duì)稱偏振的圓環(huán)空心光束。申請(qǐng)?zhí)?00820165973. 0公開了《一種實(shí)現(xiàn)線偏振光轉(zhuǎn)換為徑向偏振光的裝置》， 該裝置采用被動(dòng)產(chǎn)生方式，由半波片、四分之一波片、雙折射晶體、石英偏振旋轉(zhuǎn)器等排列組成，將線偏振光轉(zhuǎn)化為徑向偏振光。這種方法的不足之處在于，采用的光學(xué)器件多，系統(tǒng)對(duì)波片與雙折射元件光軸之間的相對(duì)位置要求嚴(yán)格，而且這些器件不宜承受高功率。因此這種方法不適宜于獲得高功率徑向偏振光。申請(qǐng)?zhí)?00910051101.0公開了一種《輸出徑向偏振光束的激光器》，這種方法采用主動(dòng)產(chǎn)生方式，以布儒斯特軸錐鏡作為腔內(nèi)偏振元件產(chǎn)生徑向偏振光。但是由于插入布儒斯特軸錐鏡到腔內(nèi)，增加了諧振腔的損耗。而且布儒斯特軸錐鏡的制造和調(diào)整精度要求很高，限制了系統(tǒng)的效率和輸出徑向偏振光的偏振度。同時(shí)，端面泵浦結(jié)構(gòu)也限制了輸出激光的功率。因此，這種方式也不利于輸出高功率和高偏振度的軸對(duì)稱偏振光。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供了一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器，該激光器結(jié)構(gòu)簡單，具有輸出功率和偏振度高，光束質(zhì)量好的特點(diǎn)。[0007]本實(shí)用新型提供的一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器，它包括全反鏡、 輸出鏡、激光工作介質(zhì)和泵浦源，激光工作介質(zhì)位于所有與全反鏡垂直的折疊臂上，泵浦源為射頻泵浦源、半導(dǎo)體激光器泵浦源或閃光燈泵浦源。其特征在于，它還包括4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡，N = 1、2或3 ；4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡均為平面高反射鏡；4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡在光路上位于全反鏡和輸出鏡之間，且各轉(zhuǎn)折鏡的中心均位于激光諧振腔的光軸上；法線與子午面平行的轉(zhuǎn)折鏡個(gè)數(shù)跟法線與弧矢面平行的轉(zhuǎn)折鏡個(gè)數(shù)相等，其中，2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與子午面平行，且相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間的夾角為90°，其余2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與弧矢面平行，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間夾角也為90°，且4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與光軸的夾角均為45°。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，激光器諧振腔的全反射鏡為偏振選擇鏡，偏振選擇鏡的中心位于激光諧振腔的光軸上，且鏡面垂直于光軸，偏振選擇鏡的刻蝕線為圓環(huán)，光柵區(qū)刻蝕圓環(huán)寬度均勻分布，光柵的刻線剖面為矩形。偏振選擇鏡僅對(duì)徑向或環(huán)向軸對(duì)稱偏振光具有高反射率。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，偏振選擇鏡為介質(zhì)光柵鏡。介質(zhì)光柵鏡優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是介質(zhì)光柵鏡包括介質(zhì)光柵、多層介質(zhì)膜和基底；介質(zhì)光柵的刻線與基底同心，介質(zhì)光柵鏡刻蝕區(qū)的尺寸滿足關(guān)系Φ2= ￠^2*!^其中，Ct1為基底直徑，(^2為介質(zhì)光柵刻蝕區(qū)圓環(huán)的直徑，L為基底上未鍍膜和未刻蝕介質(zhì)光柵的圓環(huán)寬度；多層介質(zhì)膜由高低折射率材料交替層疊而成；多層介質(zhì)膜位于介質(zhì)光柵和基底之間，介質(zhì)光柵層厚度小于多層介質(zhì)膜總厚度。作為上述技術(shù)方案的另一種進(jìn)一步改進(jìn)，偏振選擇鏡為內(nèi)軸錐金屬光柵鏡。內(nèi)軸錐金屬光柵鏡優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是在銅基底上車出內(nèi)軸錐，內(nèi)軸錐的錐角為90°，且軸錐的軸線與錐外圓臺(tái)垂直，并與諧振腔光軸重合，金屬光柵刻于內(nèi)軸錐面上，垂直于內(nèi)軸錐面，金屬光柵刻蝕線與軸錐同心，內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的尺寸滿足關(guān)系4a= 4b+2*d，其中，(^為內(nèi)軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐底的直徑，軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐頂?shù)闹睆剑琩為內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的刻蝕區(qū)高度。本實(shí)用新型的技術(shù)效果本實(shí)用新型通過采用空間折疊諧振腔的結(jié)構(gòu)，消除了同一平面內(nèi)多個(gè)轉(zhuǎn)折鏡對(duì)腔內(nèi)光場偏振選擇的影響。采用具有高偏振選擇性和高反射率的偏振選擇鏡可以得到高偏振度的軸對(duì)稱偏振光束。諧振腔無其他插入元件，諧振腔的損耗低， 增益長度大，可實(shí)現(xiàn)高功率輸出。本實(shí)用新型適應(yīng)性廣、結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便。能夠滿足中、高功率軸對(duì)稱偏振光的輸出要求。本實(shí)用新型易于在工業(yè)加工領(lǐng)域推廣使用。

圖1為兩類軸對(duì)稱偏振光LG_模的電矢量結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1空間三折疊介質(zhì)光柵鏡激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1空間三折疊介質(zhì)光柵鏡激光器右視圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1轉(zhuǎn)折鏡組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1轉(zhuǎn)折鏡組件下視圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡組件示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡組件上視圖；[0020]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡組件下視圖；圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例1內(nèi)軸錐金屬光柵鏡組件示意圖；圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例1內(nèi)軸錐金屬光柵鏡組件上視圖；圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例1內(nèi)軸錐金屬光柵鏡組件下視圖；圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例1輸出鏡組件示意圖；圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例2空間五折疊介質(zhì)光柵鏡激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本實(shí)用新型實(shí)施例2空間五折疊介質(zhì)光柵鏡激光器右視圖；圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡典型結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本實(shí)用新型實(shí)施例1平面介質(zhì)光柵鏡典型結(jié)構(gòu)的反射率與光柵深度之間的關(guān)系圖；圖18為本實(shí)用新型實(shí)施例1內(nèi)軸錐金屬光柵鏡典型結(jié)構(gòu)的反射率與光柵深度之間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖2，3所示，實(shí)例1為三折疊介質(zhì)光柵鏡激光器，它包括介質(zhì)光柵鏡1、轉(zhuǎn)折鏡 2，3，4，5、輸出鏡6、激光工作介質(zhì)7、泵浦源8、角鏡支架9、10。轉(zhuǎn)折鏡2，3安裝在角鏡支架 9上，轉(zhuǎn)折鏡4，5安裝在角鏡支架10上。如圖4，5所示，轉(zhuǎn)折鏡2，3，4，5均為相同尺寸的銅鏡，在拋光的基底11上鍍有高反射膜，背面銑有環(huán)型水冷卻通道12，轉(zhuǎn)折鏡后蓋板13上，有入水接口 14和出水接口 15。 轉(zhuǎn)折鏡后蓋板13和轉(zhuǎn)折鏡可以通過焊接方式連接在一起。轉(zhuǎn)折鏡2，3，4，5的中心位于激光諧振腔的光軸上，轉(zhuǎn)折鏡2，3的法線位于同一平面內(nèi)，二者之間的夾角為90°，該平面平行于弧矢面。轉(zhuǎn)折鏡4，5的法線也位于同一平面內(nèi)，二者之間的夾角為90°，該平面平行于子午面。轉(zhuǎn)折鏡2，3，4，5的法線與光軸的夾角均為45°。平行于光軸入射的徑向偏振光束經(jīng)過轉(zhuǎn)折鏡2，3反射后將平行于光軸出射。子午方向上偏振分量的強(qiáng)度將比弧矢方向上偏振分量的強(qiáng)度高。平行于光軸入射的徑向偏振光束經(jīng)過轉(zhuǎn)折鏡4，5反射后將平行于光軸出射。子午方向上偏振分量的強(qiáng)度將比弧矢方向上偏振分量的強(qiáng)度低。但是，軸對(duì)稱偏振光經(jīng)過轉(zhuǎn)折鏡2，3，4，5反射后，徑向各方向上偏振分量的強(qiáng)度均相同。這樣就消除了同一平面內(nèi)轉(zhuǎn)折鏡對(duì)軸對(duì)稱偏振光的退偏影響。如圖6，7，8，9所示，介質(zhì)光柵鏡1裝于支架19上。支架19上銑有環(huán)形水冷凹槽 20。支架19和蓋板21之間可以通過焊接的方式將二者連接起來形成水冷通道，用于冷卻介質(zhì)光柵鏡。蓋板21上有入水接口 22和出水接口 23。介質(zhì)光柵鏡1采用具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能和低吸收特性的基底16。在基底16上鍍有多層介質(zhì)膜17。介質(zhì)光柵18位于多層介質(zhì)膜17上，介質(zhì)光柵的刻蝕線為圓，各刻蝕圓環(huán)與介質(zhì)光柵鏡基底同心，光柵剖面為矩形。中心未刻蝕區(qū)的直徑為Φ3，其取值一般應(yīng)小于三十個(gè)光柵周期。介質(zhì)光柵鏡刻蝕區(qū)的尺寸滿足關(guān)系Φ2= $「2*1^。其中Ct1為基底的直徑，多層介質(zhì)膜17和光柵刻蝕區(qū)18具有相同的直徑Φ2，L為未刻蝕圓環(huán)的寬度。在特定的光柵參數(shù)(光柵周期Λ，光柵脊寬b，刻槽深度h)下，過光柵鏡直徑的任一入射面內(nèi)正入射的P偏振分量或與之正交的S偏振分量的反射率接近于100%，且高于與之正交的S偏振分量或P偏振分量的反射率10 %以上，就有非常好的偏振選擇效果。那么，將光柵鏡作為激光諧振腔的尾鏡，腔內(nèi)過任一介質(zhì)光柵鏡直徑的入射面內(nèi)僅有P偏振或與S偏振分量可以幾乎完全被反射，而與之偏振方向正交的S偏振或P偏振分量大部分將透射出介質(zhì)光柵鏡。因此，僅有P偏振或S偏振分量可以實(shí)現(xiàn)振蕩。而介質(zhì)光柵鏡的圓對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可使激光器輸出徑向或環(huán)向軸對(duì)稱偏振光。光柵鏡既可以是平面或凹面介質(zhì)光柵鏡，也可以是內(nèi)軸錐金屬光柵鏡。只須保證光柵鏡有高的反射率和較大的偏振選擇特性。如圖10，11，12所示，內(nèi)軸錐金屬光柵鏡M是在銅基底25上車出內(nèi)軸錐。內(nèi)軸錐的錐角為90°，且軸錐的軸線與錐外圓臺(tái)沈垂直，并與諧振腔光軸重合。光柵27刻于內(nèi)軸錐面40上，垂直于內(nèi)軸錐面40。光柵刻蝕線為圓環(huán)，并與軸錐同心。光柵刻蝕剖面為矩形。內(nèi)軸錐金屬光柵鏡M的尺寸滿足關(guān)系Φ3= 6b+2*d。其中，(K為內(nèi)軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐底的直徑，為內(nèi)軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐頂?shù)闹睆?，d為內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的刻蝕區(qū)深度。內(nèi)軸錐金屬光柵鏡M同樣可以裝于光柵鏡支架19上。將內(nèi)軸錐金屬光柵鏡作為尾鏡，激光相對(duì)于光柵以45°角入射。在特定的光柵參數(shù)(光柵周期Λ，光柵脊寬b，刻槽深度h)下，在某一過內(nèi)軸錐軸線的入射面內(nèi)，僅有P偏振或S偏振分量的激光可以幾乎完全被反射，其反射率高于與之正交的S偏振或P偏振分量反射率10%以上，就具有很好的偏振選擇性。因此，僅有P偏振或S偏振分量可以實(shí)現(xiàn)振蕩。鑒于內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的軸對(duì)稱性，同樣可以得到徑向或環(huán)向軸對(duì)稱偏振光。如圖13所示，輸出鏡6為部分透過率鏡，安裝于支架19上。輸出鏡6可以通過支架19來冷卻。如圖14，15所示，實(shí)例2為空間五折疊介質(zhì)光柵鏡諧振腔構(gòu)成的激光器的結(jié)構(gòu)， 具體包括介質(zhì)光柵鏡1、輸出鏡6，激光工作介質(zhì)7、泵浦源8、轉(zhuǎn)折鏡32，33，34，35，36，37， 38，39及角鏡支架觀，29，30，31。轉(zhuǎn)折鏡32，33安裝在角鏡支架28上，轉(zhuǎn)折鏡34，35安裝在角鏡支架四上，轉(zhuǎn)折鏡36，37安裝在角鏡支架30上，轉(zhuǎn)折鏡38，39安裝在角鏡支架31 上。轉(zhuǎn)折鏡32，33，34，35，36，37，38，39的法線與光軸的夾角均為45°，各轉(zhuǎn)折鏡的中心與光軸重合。轉(zhuǎn)折鏡32與33的法線位于同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)折鏡36與37的法線也位于同一平面內(nèi)，法線之間的夾角均為90°，這兩個(gè)平面都平行于弧矢面。轉(zhuǎn)折鏡34與35的法線位于同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)折鏡38與39的法線也位于同一平面內(nèi)，法線之間的夾角均為90°，這兩個(gè)平面都平行于子午面。轉(zhuǎn)折鏡32，33，34，35，36，37，38，39與光柵鏡1和輸出鏡6組成的空間五折疊諧振腔同樣消除了同一平面內(nèi)排列的轉(zhuǎn)折鏡對(duì)軸對(duì)稱偏振光的退偏影響。并且還增加了增益區(qū)的長度，提高了光束質(zhì)量，有利于得到更高功率的徑向或環(huán)向軸對(duì)稱偏振光。本實(shí)用新型中，轉(zhuǎn)折鏡的個(gè)數(shù)可以為4*N個(gè)，N = 1、2或3 ;4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡在光路上位于全反鏡和輸出鏡之間，且各轉(zhuǎn)折鏡的中心均位于激光諧振腔的光軸上。法線與子午面平行的轉(zhuǎn)折鏡個(gè)數(shù)跟法線與弧矢面平行的轉(zhuǎn)折鏡個(gè)數(shù)相等，其中，有2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與子午面平行，且相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間的夾角為90°，其余2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與弧矢面平行，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間的夾角也為90°，且4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與光軸的夾角均為45°。激光工作介質(zhì)7可以是氣體，固體或液體，它位于所有與全反鏡垂直的折疊臂上。折疊臂是指折疊激光諧振腔內(nèi)，光軸上，相鄰兩個(gè)鏡體之間的空間。事實(shí)上，本實(shí)用新型中，只要保證諧振腔以空間折疊的方式排布，法線平行于子午面和弧矢面的轉(zhuǎn)折鏡的個(gè)數(shù)相等，法線在同一平面內(nèi)的兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線夾角為90°，并且采用具有高反射率和高偏振選擇性的軸對(duì)稱光柵鏡作為全反鏡或采用具有部分反射率和高偏振選擇性的軸對(duì)稱光柵鏡作為輸出鏡，均能產(chǎn)生軸對(duì)稱偏振光。上述技術(shù)方案適用于不同輸出波長、不同種類的激光器所需的諧振腔鏡，其中，介質(zhì)光柵鏡應(yīng)用范圍廣，可適用于遠(yuǎn)紅外、近紅外、甚至可見光波段的激光器。內(nèi)軸錐金屬光柵鏡僅限于遠(yuǎn)紅外輸出波長的激光器。下面以輸出波長為10. 6微米的CO2激光器為例，進(jìn)一步詳細(xì)地說明上述技術(shù)方案的具體實(shí)現(xiàn)過程。實(shí)例1如圖16所示的介質(zhì)光柵鏡具體結(jié)構(gòu)，基底和光柵區(qū)均采用砷化鎵。Ct1為27. 94 毫米，(^2為22. 00毫米，(^為0.20毫米。多層介質(zhì)膜的高折射率材料為硒化鋅，低折射率材料為四氟化釷，多層介質(zhì)膜的層數(shù)為5層。光柵的周期Λ為6微米，光柵脊寬b為3 微米，改變光柵的深度h計(jì)算得到兩種偏振光的反射率曲線，如圖17所示。當(dāng)光柵深度h 在1.50微米附近的區(qū)間A內(nèi)(h大于1.40微米小于1.75微米)取值時(shí)，正入射的P偏振分量的反射率超過99. 0%，而正入射S偏振分量的反射率均小于53. 。同樣，當(dāng)光柵深度h在3. 30微米附近的區(qū)間B內(nèi)(h大于3. 25微米小于4. 25微米)取值時(shí)，正入射的P 偏振分量的反射率超過99. 0 %，而正入射S偏振分量的反射率均小于88. 41 %。可見，在光柵的深度取值在區(qū)域A、B中時(shí)，這種光柵鏡結(jié)構(gòu)既具有高的反射率同時(shí)具有優(yōu)良的偏振選擇性，適宜于作為激光諧振腔的尾鏡產(chǎn)生徑向偏振光。因此，在制作光柵的時(shí)候可以在區(qū)域 A、B中優(yōu)選光柵的深度，使其一方面達(dá)到尾鏡的要求，另一方面偏振選擇性強(qiáng)，并具有較大的制造公差范圍。實(shí)例2如圖13所示的內(nèi)軸錐金屬光柵鏡結(jié)構(gòu)，基底和光柵區(qū)均采用紫銅。毫米，2.0毫米，b為11.0毫米。光柵的周期Λ為10微米，光柵脊寬b為5微米，改變光柵的深度h計(jì)算得到兩種偏振光的反射率曲線，如圖18所示。當(dāng)光柵深度h在5. 20微米附近的區(qū)間C內(nèi)(h大于5.1微米小于5. 3微米)取值時(shí)，金屬光柵對(duì)45°入射的P偏振分量的反射率超過97. 4%，于是內(nèi)軸錐金屬光柵鏡對(duì)正入射的P偏振分量的反射率超過 94. 9%，而金屬光柵對(duì)以45°入射S偏振分量的反射率均小于65. 0%，于是內(nèi)軸錐金屬光柵鏡對(duì)正入射的S偏振分量的反射率均小于42. 3%?？梢?，在光柵的深度取值在區(qū)域C中時(shí)，這種光柵鏡結(jié)構(gòu)既具有較高的反射率同時(shí)具有優(yōu)良的偏振選擇性，適宜于作為高功率 CO2激光諧振腔的尾鏡產(chǎn)生徑向偏振光。本實(shí)用新型不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本實(shí)用新型，因此，凡是采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器，它包括全反鏡、輸出鏡、激光工作介質(zhì)和泵浦源，激光工作介質(zhì)位于與所有與全反鏡垂直的折疊臂上，泵浦源為射頻泵浦源、半導(dǎo)體激光器泵浦源或閃光燈泵浦源，其特征在于，它還包括4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡，N = 1、2或3 ;4*N 個(gè)轉(zhuǎn)折鏡在光路上位于全反鏡和輸出鏡之間，且各轉(zhuǎn)折鏡的中心均位于激光諧振腔的光軸上，其中，2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與子午面平行，且相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間的夾角為90°， 其余2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與弧矢面平行，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間夾角也為90°，且4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與光軸的夾角均為45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，激光器諧振腔的全反射鏡為偏振選擇鏡，偏振選擇鏡的中心位于激光諧振腔的光軸上，且鏡面垂直于光軸，偏振選擇鏡的刻蝕線為圓環(huán)，光柵區(qū)刻蝕圓環(huán)寬度均勻分布，光柵的刻線剖面為矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，偏振選擇鏡為介質(zhì)光柵鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光器，其特征在于，介質(zhì)光柵鏡它包括介質(zhì)光柵、多層介質(zhì)膜和基底；介質(zhì)光柵的刻線與基底同心，光柵鏡刻蝕區(qū)的尺寸滿足關(guān)系Φ2 = ￠^2*!^其中，Φ 1 基底直徑，Φ2為光柵刻蝕區(qū)圓環(huán)的直徑，L為基底上未鍍膜和未刻蝕光柵的圓環(huán)寬度；多層介質(zhì)膜由高低折射率材料交替層疊而成；多層介質(zhì)膜位于光柵和基底之間，光柵層厚度小于多層介質(zhì)膜總厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，偏振選擇鏡為內(nèi)軸錐金屬光柵鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光器，其特征在于，內(nèi)軸錐金屬光柵鏡內(nèi)軸錐的錐角為 90°，且軸錐的軸線與錐外圓臺(tái)垂直，并與諧振腔光軸重合，金屬光柵刻于內(nèi)軸錐面上，垂直于內(nèi)軸錐面，金屬光柵刻蝕線與軸錐同心，內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的尺寸滿足關(guān)系= (K+2*d，其中，(K為內(nèi)軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐底的直徑，軸錐金屬光柵刻蝕區(qū)錐頂?shù)闹睆剑琩為內(nèi)軸錐金屬光柵鏡的刻蝕區(qū)高度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于產(chǎn)生高功率軸對(duì)稱偏振光的激光器，它包括全反鏡、輸出鏡、激光工作介質(zhì)和泵浦源，激光工作介質(zhì)位于所有與全反鏡垂直的折疊臂上，泵浦源為射頻、半導(dǎo)體激光器或閃光燈泵浦源，其特征在于，它還包括4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡，N=1、2或3；4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的中心均位于諧振腔的光軸上，其中，2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與子午面平行，且相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間的夾角為90°，其余2*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與弧矢面平行，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)折鏡法線之間夾角也為90°，且4*N個(gè)轉(zhuǎn)折鏡的法線與光軸的夾角均為45°。全反射鏡為介質(zhì)光柵鏡或內(nèi)軸錐金屬光柵鏡。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出的軸對(duì)稱偏振光功率高、偏振度和光束質(zhì)量好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/081GK201975680SQ20112007495
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者李波, 楊揚(yáng), 王又青, 賀昌玉, 趙江 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)