一種基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)技術(shù)，特別涉及一種基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光產(chǎn)生裝置是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件，產(chǎn)生激光需要粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)和增益大過損耗，激光產(chǎn)生裝置要包含有激勵源和工作介質(zhì)。目前常見激光產(chǎn)生裝置有氣體激光器、固體激光器、染料激光器、半導(dǎo)體激光器，近期文獻(xiàn)中也展示了納米激光器、活體生物激光器等新型激光器。
[0003]在先技術(shù)中，存在一種染料激光光源，參見一個已經(jīng)授權(quán)美國專利，美國專利名稱:Line-narrow dye laser，專利號:US7254156B2，授權(quán)時間:2007 年 8 月 7 日，發(fā)明人:Bernd Nikolaus等人。該燃料激光器具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點，但是，仍然存在一些本質(zhì)不足:I)系統(tǒng)采用光學(xué)光柵微納結(jié)構(gòu)形成反饋，這樣從本質(zhì)上是的系統(tǒng)對制備工藝要求很高，制備激光器的工序復(fù)雜、難度大；2)激光器系統(tǒng)包含有楔形部件等多個部件，相互位置和方位設(shè)置要求高，導(dǎo)致整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)難度大，降低系統(tǒng)工作的可靠性，影響了光源使用范圍和應(yīng)用靈活性；3)此激光器在本質(zhì)上無法實現(xiàn)徑向偏振矢量光束的輸出，本質(zhì)上無法實現(xiàn)縱向偏振態(tài)光場輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對現(xiàn)在染料激光光源存在的問題，提出了一種基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置，制作工藝簡單、結(jié)構(gòu)簡潔、便于構(gòu)建，可實現(xiàn)徑向偏振矢量光束輸出，縱向偏振態(tài)光場輸出。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置，包括管狀腔體、反射鏡、圓錐面光場回返元件、染料增益介質(zhì)、栗浦源，圓錐面光場回返元件為軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)，前端為頂端圓錐曲面，后端為垂直于對稱軸的頂端平面，在圓錐曲面和頂端平面之間為圓環(huán)形圓錐曲面，沿著對稱軸的切面剖物面為軸對稱五邊形，管狀腔體為透明圓柱筒狀結(jié)構(gòu)，反射鏡有反射層的一面蓋在管狀腔體一端，反射層與管狀腔體軸垂直，圓錐面光場回返元件的頂端圓錐曲面插入管狀腔體的另一端，圓錐面光場回返元件與管狀腔體同軸，管狀腔體圓柱面上有一個入口和一個出口，染料增益介質(zhì)從入口注入管狀腔體內(nèi)，從出口流出管狀腔體，管狀腔體圓柱面上方有栗浦源，栗浦源出射栗浦光束穿過管狀腔體照射到內(nèi)部的染料增益介質(zhì)上，受激發(fā)，受激輻射光場在反射鏡和圓錐面光場回返元件構(gòu)成的激光諧振腔內(nèi)進(jìn)行振蕩，實現(xiàn)徑向偏振矢量光束和縱向偏振態(tài)光場的輸出。
[0006]所述栗浦源和管狀腔體之間還設(shè)置有栗浦光束整形部件。
[0007]所述栗浦光束整形部件為透射式光束整形部件、衍射式光束整形部件、反射式光束整形部件中的一種。
[0008]所述管狀腔體為玻璃圓柱筒狀結(jié)構(gòu)、石英圓柱筒狀結(jié)構(gòu)的一種。
[0009]所述反射鏡的反光膜在激光工作波長處的反射率大于96%。
[0010]所述圓錐面光場回返元件為玻璃軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)、晶體軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)、高分子透光材料軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)中的一種。
[0011]所述的栗浦源為非相干光源、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器、固態(tài)激光器中的一種。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置，在先技術(shù)系統(tǒng)采用光學(xué)光柵微納結(jié)構(gòu)形成反饋，這樣從本質(zhì)上是的系統(tǒng)對制備工藝要求很高，制備激光器的工序復(fù)雜、難度大。本發(fā)明采用圓錐面光場回返元件為軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)，一端為頂端圓錐曲面，一端為垂直于對稱軸的頂端平面，采用單一軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)作為諧振腔的一端反饋部件，不設(shè)計到微納結(jié)構(gòu)加工，制作工藝簡單、結(jié)構(gòu)簡潔、便于構(gòu)建；在先技術(shù)激光器系統(tǒng)包含有楔形部件等多個部件，相互位置和方位設(shè)置要求高，導(dǎo)致整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)難度大，降低系統(tǒng)工作的可靠性，影響了光源使用范圍和應(yīng)用靈活性，本發(fā)明中，由管狀腔體為染料增益容器，一端設(shè)置有反射鏡，另一端設(shè)置有圓錐面光場回返元件，反射鏡和圓錐面光場回返元件構(gòu)成激光諧振腔，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、便于裝調(diào)，具有可靠性高、靈活性強、應(yīng)用范圍廣等特點；在先技術(shù)在本質(zhì)上無法實現(xiàn)徑向偏振矢量光束和縱向偏振態(tài)光場輸出。本發(fā)明是基于染料增益和圓錐面光學(xué)作用原理，結(jié)合布魯斯特角的偏振選擇特性，利用布魯斯特角實現(xiàn)偏振態(tài)選擇，實現(xiàn)徑向偏振矢量光束輸出，同時基于圓環(huán)形圓錐曲面實現(xiàn)腔內(nèi)徑向偏振矢量光束強聚焦，實現(xiàn)縱向偏振態(tài)光場輸出。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)徑向偏振矢量光束和縱向偏振態(tài)光場輸出，在激光諧振腔內(nèi)進(jìn)行模式選擇輸出，輸出光束質(zhì)量高。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示基于染料增益的矢量光束產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括管狀腔體1、反射鏡2、圓錐面光場回返元件3、染料增益介質(zhì)4、栗浦源5 ;管狀腔體I為圓柱筒狀結(jié)構(gòu)，反射鏡2設(shè)置在管狀腔體I的一端，并與管狀腔體I相互連接，反射鏡2的反射層朝向管狀腔體I ;圓錐面光場回返元件3設(shè)置在管狀腔體I的另一端，反射鏡2和圓錐面光場回返元件3構(gòu)成激光諧振腔，染料增益介質(zhì)4設(shè)置在管狀腔體I內(nèi)部；圓錐面光場回返元件3為軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)(圖中點畫線為軸線)，前端為頂端圓錐曲面301，后端為垂直于對稱軸的頂端平面303，在圓錐曲面301和頂端平面303之間為圓環(huán)形圓錐曲面302，沿著對稱軸的切面剖物面為軸對稱五邊形，圓錐面光場回返元件3的頂端圓錐曲面301與管狀腔體I相連接，管狀腔體、反射鏡和圓錐面光場回返元件形成一個腔體，頂端圓錐曲面301與對稱軸的夾角Θ為激光工作波長的布魯斯特角，平行光軸光場在圓環(huán)形圓錐曲面發(fā)生全反射；栗浦源5設(shè)置在管狀腔體I圓柱面上方，栗浦源5出射栗浦光束穿過管狀腔體I照射到內(nèi)部的染料增益介質(zhì)4上。
[0015]本實施例中，管狀腔體I圓柱面上設(shè)置有一個入口 101和一個出口 102 ;栗浦源5和管狀腔體I之間設(shè)置有透射式光束整形部件6 ;管狀腔體I為玻璃圓柱筒狀結(jié)構(gòu)；反射鏡2的激光工作波長處的反射率為99% ;圓錐面光場回返元件3為玻璃軸對稱棱鏡結(jié)構(gòu)；栗浦源5為非相干光源；染料增益介質(zhì)4為羅丹明6G分子復(fù)