一種環形諧振腔雷射器的製作方法
2023-04-22 17:01:21 2
專利名稱：一種環形諧振腔雷射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷射領域，尤其涉及一種環形諧振腔雷射器。
背景技術：
環形諧振腔雷射器是一種可獲得高度雷射穩定性和單縱模輸出的行波腔雷射 器。傳統的環形諧振腔需要通過三個或三個以上反射面構成環形諧振腔，其光路調整比較復 雜。如何減少可調反射面是雷射設計者的一個努力方向。美國專利號為US5052815專利提出 一種兩腔鏡式環形諧振腔，如圖1所示，環形諧振腔包括前後腔鏡ll、 12， Nd:YAG晶體稜 鏡2'，布儒期特片41，非線性光學倍頻晶體6，泵浦光從前腔鏡ll入射，發出諧振光，經 過Nd:YAG晶體稜鏡2折射和後腔鏡12反射後，再經過Nd:YAG晶體稜鏡2折射後，回到前 腔鏡ll出發點，形成環形光路。另外Nd:YAG晶體稜鏡2設置在磁場中，光線通過32後偏 振方向發生旋轉，Nd:YAG晶體稜鏡2雷射入射面25的入射角和出射面26的出射角均為布 儒期特角，布儒期特片41作為起偏器使用，整個光路能夠對環形光路其中一個方向的光進行 偏振損耗，實現單向環形諧振輸出。該光學結構僅兩個反射腔鏡，大大簡化雷射調節系統， 但是，該結構對Nd:YAG晶體稜鏡2的雷射入射面25和出射面26的精度要求比較高，因此 對安裝精度也要求很高，無法大規模生產，並且其製造成本比較高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種製造工藝簡單、成本低的環形諧振腔雷射器。為實現以上目的，本發明環形諧振腔雷射器包括後腔鏡與有磁致旋光效應雷射增益介質 構成環形光路，有磁致旋光效應雷射增益介質設在磁場H中，其設有一個入射和出射的端面 與三個反射面，入射和出射的端面居中設有光路阻斷材料，其遙對後腔鏡的反射面鍍有高反 射膜，偏振起偏器和波片設在環形光路內，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射 出射光路上時，為l/2波片，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射入射以及出射 光路上時，為1/4波片。或者環形諧振腔雷射器包括前後腔鏡或後腔鏡與雷射增益介質、磁致旋光片、稜鏡構成 環形光路，磁致旋光片設在磁場H中，稜鏡設有一個入射和出射的端面與兩個反射面，其激 光入射和出射的端面居中設有光路阻斷材料，偏振起偏器和波片設在環形光路內，當僅有後 腔鏡時，雷射增益介質遙對後腔鏡的反射面鍍有高反射膜，當波片設在稜鏡的雷射出射光路 上時，為l/2波片，當波片設在稜鏡的雷射入射以及出射光路上時，為l/4波片。再或者環形諧振腔雷射器包括前後腔鏡或後腔鏡與稜鏡構成環形諧振腔，稜鏡設有一個 或兩個反射面，雷射增益介質、磁致旋光片或有磁致旋光效應雷射增益介質與波片、偏振起 偏器設置在環形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效應雷射增益介質設在磁場H中，當波片設在雷射出射光路上時，為l/2波片，當波片設在雷射入射以及出射光路上時，為l/4波片。 上述的稜鏡採用四角稜鏡或者三角稜鏡，當稜鏡為三角稜鏡，設有兩個反射面時，另一面居中設有光路阻斷材料。在上述的環形光路內設有非線性光學倍頻晶體。 上述的前後腔鏡為光學平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。上述的偏振起偏器採用布儒斯特片，雙折射晶體楔角片，雙折射晶體楔角片對，PBS稜 鏡，Walk-off晶體。本發明採用以上技術，利用磁致旋光效應和波片共同作用，使環形光路中兩個方向傳播 的光偏振狀態不同，再利用偏振起偏器對一個方向的光進行偏振損耗，實現雷射的光路在環 形光路單向諧振輸出，可以輸出的單縱模基波或倍頻光雷射。以上雷射器結構簡單，各個部 件都為常規的光學器件，加工難度小，製造成本低，便於大規模生產應用。
現結合附圖對本發明做進一步闡述圖1是現有兩腔式環形諧振腔的結構示意圖；圖2是本發明環形諧振腔結構之一的結構示意圖；圖3是本發明環形諧振腔結構之二的結構示意圖；圖4是本發明環形諧振腔結構之三的結構示意圖；圖5是本發明環形諧振腔結構之四的結構示意圖；圖6是本發明環形諧振腔結構之五的結構示意圖；圖7是本發明環形諧振腔結構之六的結構示意圖；圖8是本發明偏振起偏器之一的光路示意圖；圖9是本發明偏振起偏器之二的光路示意圖；圖IO是本發明偏振起偏器之三的光路示意圖；圖11是本發明偏振起偏器之四的光路示意圖；圖12是本發明偏振起偏器之五的光路示意圖。
具體實施方式
請參照圖2或3所示，本發明環形諧振腔雷射器包括後腔鏡12與有磁致旋 光效應雷射增益介質2構成環形光路，有磁致旋光效應雷射增益介質2設在磁場H中，磁場 H可以由永磁體或電磁體提供。其設有一個入射和出射的端面21與三個反射面22、 23、 24， 入射和出射的端面21居中設有光路阻斷材料3，如非光學表面，膜層光學吸收物或孔等，阻 止光線垂直傳播。其遙對後腔鏡12的反射面23鍍有高反射膜S1，偏振起偏器4和波片設在 環形光路內，如圖8、 9、 10、 11或12所示，偏振起偏器4可以採用布儒斯特片41、雙折射 晶體楔角片42、雙折射晶體楔角片對43、 PBS稜鏡44或Walk-off晶體45等，使兩個偏振方向光其中之一發生偏折。在環形光路內還可以設有非線性光學倍頻晶體6，以輸出倍頻光 雷射。如圖2所示，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質2的雷射出射光路上時，為1/2 波片51;又如圖3所示，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質2的雷射入射以及出射光 路上時，為1/4波片52。上述結構工作原理是由於有磁致旋光效應雷射增益介質2的入射和出射的端面21中心 區域設有光學阻斷材料3，雷射不在反射面23與後腔鏡12之間垂直傳播，將自動形成A—B —F—C—A環形諧振腔光路，其中光線在B點和D點為全反射。光路沿C—E—D— A—B—F—C方向傳播時，雷射經過偏振起偏器4之後到達E點時為線偏振光，通過有磁致 旋光效應雷射增益介質2後，由於磁致旋光效應，經D、 A、 B點反射到達F點時，光線偏 振方向旋轉一個角度2仏1/2波片51的光軸方向與光線偏振方向的夾角為e，光線經過1/2 波片51後偏振方向回到初始的偏振方向，光線再次通過偏振起偏器4時沒有損耗，從而形成 諧振。光路沿C—F—B—A—D—E—C方向傳播時，經過偏振起偏器4出來的線偏振光在經 過1/2波片51後，光線偏振方向旋轉2仏通過有磁致旋光效應雷射增益介質2後，由於磁致 旋光效應，經B、 A、 D點反射到達E點時，光線偏振方向再沿相同方向旋轉2隊到達偏振 起偏器4時，偏振方向與偏振起偏器4的光軸方向的夾角為40，通過偏振起偏器4時，光功 率有sin240的分量損耗或部分損耗，不能形成諧振，從而實現單向環形諧振輸出。通過非線 性光學倍頻晶體6，即可實現倍頻光輸出；沒有通過非線性光學倍頻晶體6，則輸出的單縱模 基波。再請參閱圖4或5所示，本發明也可以包括前後腔鏡ll、 12或後腔鏡12與雷射增益介 質7、磁致旋光片8、稜鏡9構成環形光路。磁致旋光片8可以是磁光玻璃，也可以是法拉第 旋轉片，磁致旋光片8設在磁場H中，磁場H可以由永磁體或電磁體提供。稜鏡9設有一個 入射和出射的端面91與兩個反射面92、 93，其雷射入射和出射的端面91居中設有光路阻斷 材料3，阻止光線垂直傳播。偏振起偏器4和波片設在環形光路內，在環形光路內還可以設 有非線性光學倍頻晶體6。如圖5所示，當僅有後腔鏡12時，雷射增益介質7遙對後腔鏡12 的反射面71鍍有高反射膜S1，當波片設在稜鏡9的雷射出射光路上時，為1/2波片51，如 圖4所示，當波片設在稜鏡9的雷射入射以及出射光路上時，為1/4波片52。以上結構同樣 可以實現單向環形諧振輸出。又請參閱圖6或7所示，本發明還可以包括前後腔鏡ll、 12或後腔鏡12與稜鏡9構成 環形諧振腔，稜鏡9可以採用四角稜鏡或者三角稜鏡，其設有一個或兩個反射面92、 93，激 光增益介質7、磁致旋光片8或有磁致旋光效應雷射增益介質2與波片、偏振起偏器4設置 在環形光路中，在環形光路內還可以設有非線性光學倍頻晶體6。磁致旋光片8或有磁致旋光效應雷射增益介質3設在磁場H中，如圖6所示，當波片設在雷射出射光路上時，為1/2 波片51;如圖7所示，當波片設在雷射入射以及出射光路上時，為1/4波片52;當稜鏡9為 三角稜鏡，設有兩個反射面92、 93時，另一面91居中設有光路阻斷材料3，阻止光線垂直 傳播。以上結構也可以實現單向環形諧振輸出。上述的前後腔鏡ll、 12為光學平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。 上述雷射增益介質7可以是各向同性質雷射增益介質，也可以是雙折射晶體雷射增益介質。上述雷射增益介質7、磁致旋光片8、稜鏡9或有磁致旋光效應雷射增益介質2與波片、 偏振起偏器4等光學元件可以部分通過光膠，深化光膠或腔合構成單一整塊。
權利要求
1、一種環形諧振腔雷射器，其特徵在於其包括後腔鏡與有磁致旋光效應雷射增益介質構成環形光路，有磁致旋光效應雷射增益介質設在磁場H中，其設有一個入射和出射的端面與三個反射面，入射和出射的端面居中設有光路阻斷材料，其遙對後腔鏡的反射面鍍有高反射膜，偏振起偏器和波片設在環形光路內，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射出射光路上時，為1/2波片，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射入射以及出射光路上時，為1/4波片。
2、 一種環形諧振腔雷射器，其特徵在於其包括前後腔鏡或後腔鏡與雷射增益介質、磁 致旋光片、稜鏡構成環形光路，磁致旋光片設在磁場H中，稜鏡設有一個入射和出射的端面與兩個反射面，其雷射入射和出射的端面居中設有光路阻斷材料，偏振起偏器和波片設在環 形光路內，當僅有後腔鏡時，雷射增益介質遙對後腔鏡的反射面鍍有高反射膜，當波片設在稜鏡的雷射出射光路上時，為l/2波片，當波片設在稜鏡的雷射入射以及出射光路上時，為 1/4波片。
3、 一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其包括前後腔鏡或後腔鏡與稜鏡構成環形諧振腔，稜鏡設有一個或兩個反射面，雷射增益介質、磁致旋光片或有磁致旋光效應雷射增益介質與 波片、偏振起偏器設置在環形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效應雷射增益介質設在磁場H中，當波片設在雷射出射光路上時，為l/2波片，當波片設在雷射入射以及出射光路上時， 為1/4波片。
4、 根據權利要求3所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其稜鏡採用四角稜鏡或者 三角稜鏡，當稜鏡為三角稜鏡，設有兩個反射面時，另一面居中設有光路阻斷材料。
5、 根據權利要求2或3所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其磁致旋光片是磁光 玻璃或者法拉第旋轉片
6. 根據權利要求1、 2 、 3或4所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於在環形光路內 設有非線性光學倍頻晶體。
7、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其前後腔鏡為 光學平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。
8、 根據權利要求l、 2 、 3或4所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其偏振起偏 器採用布儒斯特片，雙折射晶體楔角片，雙折射晶體楔角片對，PBS稜鏡，Walk-off晶體。
9、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其光路阻斷材 料為非光學表面、膜層光學吸收物或孔。
10、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔雷射器，其特徵在於其雷射增益 介質、磁致旋光片、稜鏡或有磁致旋光效應雷射增益介質與波片、偏振起偏器等光學元件可 以通過光膠，深化光膠或腔合構成單一整塊。
全文摘要
本發明公開了一種環形諧振腔雷射器，其包括後腔鏡與有磁致旋光效應雷射增益介質構成環形光路，有磁致旋光效應雷射增益介質設在磁場H中，其設有一個入射和出射的端面與三個反射面，入射和出射的端面居中設有光路阻斷材料，其遙對後腔鏡的反射面鍍有高反射膜，偏振起偏器和波片設在環形光路內，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射出射光路上時，為1/2波片，當波片設在有磁致旋光效應雷射增益介質的雷射入射以及出射光路上時，為1/4波片，利用磁致旋光效應、波片、偏振起偏器共同作用對環形光路中一個方向傳播的光進行偏振損耗，實現單向環形諧振。
文檔編號H01S3/081GK101272033SQ20081007102
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月12日 優先權日2008年5月12日
發明者凌吉武, 礪 吳, 玉 孫, 彭永進, 楊建陽, 磊 郭, 陳衛民, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司