專利名稱：一種新型的環(huán)行激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)行激光器，屬半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)：
中，有一種激光二極管泵浦的單塊非平面環(huán)行激光器，該激光器的環(huán)行諧振腔做在單塊NdYAG激光晶體內(nèi)，除輸出耦合鏡外，其它三個(gè)反射面利用內(nèi)全反射。但是，該激光器對(duì)所用激光晶體的精度要求高，加工困難。另一種用分離元件組成的環(huán)行激光器，如四鏡八字腔等。該激光器的缺點(diǎn)是體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以對(duì)準(zhǔn)和操作，光束瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)是推出一種環(huán)行激光器，該激光器對(duì)所用激光晶體的精度要求不高，易于加工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，易于對(duì)準(zhǔn)和操作，光束瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性好。本發(fā)明通過(guò)采用以下技術(shù)方案使上述技術(shù)問(wèn)題得到解決一種環(huán)行激光器，包括泵浦光整形系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔，其特征在于，泵浦光整形系統(tǒng)由非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12組成，非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12鍍有增透膜@808nm，光學(xué)諧振腔由輸入反射鏡3、8組成，輸入反射鏡3、8是凹面鏡，表面3b、8b的曲率半徑為80mm，鍍有增透膜@808nm、全反膜@1064nm，表面3a、8a鍍有增透膜@808nm，光學(xué)諧振腔內(nèi)依次放有四分之一波片4、激光增益介質(zhì)5、布儒斯特片9、激光增益介質(zhì)6、四分之一波片7，四分之一波片4、7的兩表面均鍍有增透膜@808nm & 1064nm，布儒斯特片9的表面9b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)5、6為長(zhǎng)度與摻雜物質(zhì)濃度分別為1mm和Nd～1at.％的、離軸47°切割的正單軸激光晶體NdYVO4，表面5a和6b鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面5b和6a鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)5、6以c軸方向相向方式放置，四分之一波片4、7的光軸均與激光增益介質(zhì)5、6的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明的工作原理。在圖1中，兩個(gè)激光二極管出射的泵浦光經(jīng)非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12入射到光學(xué)諧振腔內(nèi)。泵浦光進(jìn)入激光增益介質(zhì)5、6，由于NdYVO4的雙折射效應(yīng)，產(chǎn)生的紅外光的兩個(gè)正交偏振分量在其內(nèi)部以走離角ρ分離，走離角ρ可表示為ρ=Arctan(no2-ne2)tanθne2+no2tan2θ]]>其中，θ角為光束入射方向與激光晶體光軸的夾角，no和ne分別為尋常光和非常光在NdYVO4中的折射率。由上式知，當(dāng)激光晶體NdYVO4的離軸切割的角度為47°時(shí)，紅外光有最大走離角5.8°。在主截面內(nèi)，由泵浦光產(chǎn)生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續(xù)沿著通光方向傳播，在激光增益介質(zhì)5中沿著路徑②傳播，在激光增益介質(zhì)6中沿著路徑④傳播；產(chǎn)生的1064nm紅外光中的非常光，即偏振方向平行于主截面的紅外光發(fā)生走離，在激光增益介質(zhì)5中沿著路徑①傳播，在激光增益介質(zhì)6中沿著路徑③傳播。
由于采用雙向泵浦方式，所以光學(xué)諧振腔內(nèi)激光增益介質(zhì)5、6是等效(對(duì)稱)的?，F(xiàn)以激光增益介質(zhì)5為例，說(shuō)明紅外光在光學(xué)諧振腔內(nèi)逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行。泵浦光入射到激光增益介質(zhì)5上，產(chǎn)生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續(xù)沿著通光方向，即路徑②傳播，接著，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路徑⑤輸出，另外的紅外光繼續(xù)沿通光方向向前傳播，接著，入射到激光增益介質(zhì)6上，鑒于激光增益介質(zhì)6的c軸方向正好與激光增益介質(zhì)5的c軸方向相向，在激光增益介質(zhì)5中的尋常光仍為尋常光，光的傳播方向不變，沿路徑④傳播，尋常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向變?yōu)閳A偏振，圓偏振光經(jīng)輸入反射鏡8反射后再次通過(guò)四分之一波片7，其偏振變?yōu)槠叫杏谥鹘孛娣较蛉肷涞郊す庠鲆娼橘|(zhì)6內(nèi)，即變?yōu)榉浅９?。此非常光將不再按照原?lái)尋常光的路線傳播，而是偏離光學(xué)諧振腔的軸線，向上走離，沿路徑③傳播。接著，無(wú)損耗地通過(guò)布儒斯特片9后入射到激光增益介質(zhì)5上，鑒于激光增益介質(zhì)5的c軸方向正好與激光增益介質(zhì)6的c軸方向相向，在激光增益介質(zhì)6中的非常光仍為非常光，但此時(shí)，它向下走離，沿路徑①傳播。由于激光增益介質(zhì)5與激光增益介質(zhì)6的長(zhǎng)度相同，非常光在激光增益介質(zhì)5中向下的走離正好可以補(bǔ)償它在激光增益介質(zhì)6中向上的走離，使非常光在到達(dá)激光增益介質(zhì)5另一面時(shí)能回到泵浦光的入射點(diǎn)。然后，遇到第二塊四分之一波片4，經(jīng)光學(xué)諧振腔中的輸入反射鏡3反射后，再次通過(guò)四分之一波片4，這樣一次來(lái)回后，紅外光變?yōu)槠翊怪庇谥鹘孛娴膶こ９馊肷涞郊す庠鲆娼橘|(zhì)5內(nèi)，即回到原來(lái)的狀態(tài)?？梢?jiàn)，通過(guò)兩塊四分之一波片4、7，由泵浦光泵浦產(chǎn)生的紅外光可以通過(guò)改變偏振態(tài)在光學(xué)諧振腔內(nèi)朝逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行。光學(xué)諧振腔內(nèi)朝順時(shí)針?lè)较颦h(huán)行的情況與朝逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行的情況基本相同，但紅外光沿著路徑⑥輸出。
在圖2中，表面5b和6a鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面5a和6b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)5、6以c軸方向相背方式放置，紅外光在光學(xué)諧振腔內(nèi)的傳播路徑與圖1所示的光學(xué)諧振腔內(nèi)的大致相同，這里不再贅述。
激光增益介質(zhì)5與布儒斯特片9之間放有二分之一波片10，表面6a鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面6b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)5、6以c軸方向平行方式放置，二分之一波片10鍍有增透膜@1064nm，二分之一波片10的光軸與激光增益介質(zhì)5、6的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。如圖3所示。
在圖3中，兩個(gè)激光二極管對(duì)光學(xué)諧振腔雙向泵浦，泵浦光經(jīng)由非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12組成的整形系統(tǒng)后入射到光學(xué)諧振腔內(nèi)。由于采用雙向泵浦方式，所以光學(xué)諧振腔內(nèi)激光增益介質(zhì)5、6是等效(對(duì)稱)的?，F(xiàn)以激光增益介質(zhì)5為例，說(shuō)明紅外光在光學(xué)諧振腔內(nèi)逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行。泵浦光入射到激光增益介質(zhì)5上，產(chǎn)生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續(xù)沿著通光方向，即路徑②傳播，接著，入射到二分之一波片10上，紅外光的偏振方向變?yōu)槠叫杏谥鹘孛娣较?，無(wú)損耗地通過(guò)布儒斯特片9后入射到激光增益介質(zhì)6上，鑒于激光增益介質(zhì)6的c軸方向與激光增益介質(zhì)5的c軸方向平行，經(jīng)過(guò)二分之一波片10后改變?yōu)槠叫杏谥鹘孛娣较蚱竦募t外光，在激光增益介質(zhì)6內(nèi)將沿著非常光的路徑，向上走離，即沿著路徑④傳播。此非常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向變?yōu)閳A偏振，圓偏振的光經(jīng)輸入反射鏡8反射后再次通過(guò)四分之一波片7，其偏振變?yōu)榇怪庇谥鹘孛娣较蛉肷涞郊す庠鲆娼橘|(zhì)6內(nèi)，即變?yōu)閷こ９?。此尋常光繼續(xù)沿著通光方向，即路徑③傳播，接著，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路徑⑥輸出，另外的紅外光繼續(xù)沿通光方向向前傳播。接著，再次入射到二分之一波片10上，紅外光的偏振方向變?yōu)槠叫杏谥鹘孛娣较蛉肷涞郊す庠鲆娼橘|(zhì)5內(nèi)，即變?yōu)榉浅９?。此非常光將不再按照原?lái)尋常光的路線傳播，而是偏離光學(xué)諧振腔的軸線，向下走離，沿著路徑①傳播。由于激光增益介質(zhì)5與激光增益介質(zhì)6的長(zhǎng)度相同，非常光在激光增益介質(zhì)5中向下的走離正好可以補(bǔ)償它在激光增益介質(zhì)6中向上的走離，使非常光在到達(dá)激光增益介質(zhì)5另一面時(shí)能回到泵浦光的入射點(diǎn)。然后，遇到第二塊四分之一波片4，經(jīng)輸入反射鏡3反射后，再次通過(guò)四分之一波片4，這樣一次來(lái)回后，紅外光變?yōu)槠翊怪庇谥鹘孛娴膶こ９馊肷涞郊す庠鲆娼橘|(zhì)5內(nèi)，即回到原來(lái)的狀態(tài)?？梢?jiàn)，通過(guò)兩塊四分之一波片4、7和一塊二分之一波片10，由泵浦光泵浦產(chǎn)生的紅外光可以通過(guò)改變偏振態(tài)在上述的光學(xué)諧振腔內(nèi)朝逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行。光學(xué)諧振腔內(nèi)朝順時(shí)針?lè)较颦h(huán)行的情況與朝逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)行的情況基本相同，但紅外光沿著路徑⑤輸出，這里不再贅述。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出效果本發(fā)明提供的環(huán)行激光器是利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和體積小巧的線性光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)環(huán)行激光器；本發(fā)明提供的環(huán)行激光器對(duì)激光晶體的精度要求不高，易于加工；本發(fā)明提供的環(huán)行激光器易于對(duì)準(zhǔn)和操作；本發(fā)明提供的環(huán)行激光器的光束瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性優(yōu)越。

圖1是半導(dǎo)體激光雙向泵浦和光學(xué)諧振腔內(nèi)兩塊激光晶體的c軸以相向方式放置的環(huán)行激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是半導(dǎo)體激光雙向泵浦和光學(xué)諧振腔內(nèi)兩塊激光晶體的c軸以相背方式放置的環(huán)行激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是半導(dǎo)體激光雙向泵浦和光學(xué)諧振腔內(nèi)兩塊激光晶體的c軸以平行方式放置的環(huán)行激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的線性光學(xué)諧振腔來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)行激光器，特別適于用來(lái)產(chǎn)生光強(qiáng)極為穩(wěn)定的紅外激光輸出，可廣泛應(yīng)用于高精密、高靈敏、高分辨率激光光譜，相干光通信，激光雷達(dá)，超靈敏檢測(cè)，參量振蕩，非線性頻率轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)行激光器，包括泵浦光整形系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔，其特征在于，泵浦光整形系統(tǒng)由非球面透鏡(1)、(11)和聚焦透鏡(2)、(12)組成，非球面透鏡(1)、(11)和聚焦透鏡(2)、(12)鍍有增透膜@808nm，光學(xué)諧振腔由輸入反射鏡(3)、(8)組成，輸入反射鏡(3)、(8)是凹面鏡，表面(3b)、(8b)的曲率半徑為80mm，鍍有增透膜@808nm、全反膜@1064nm，表面(3a)、(8a)鍍有增透膜@808nm，光學(xué)諧振腔內(nèi)依次放有四分之一波片(4)、激光增益介質(zhì)(5)、布儒斯特片(9)、激光增益介質(zhì)(6)、四分之一波片(7)，四分之一波片(4)、(7)的兩表面均鍍有增透膜@808nm & 1064nm，布儒斯特片(9)的表面(9b)鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)(5)、(6)為長(zhǎng)度與摻雜物質(zhì)濃度分別為1mm和Nd～1at.％的、離軸47°切割的正單軸激光晶體NdYVO4，表面(5a)和(6b)鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面(5b)和(6a)鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)(5)、(6)以c軸方向相向方式放置，四分之一波片(4)、(7)的光軸均與激光增益介質(zhì)(5)、(6)的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)行激光器，其特征在于，表面(5b)和(6a)鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面(5a)和(6b)鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)(5)、(6)以c軸方向相背方式放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)行激光器，其特征在于，激光增益介質(zhì)(5)與布儒斯特片(9)之間放有二分之一波片(10)，二分之一波片(10)鍍有增透膜@1064nm，表面(6a)鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面(6b)鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質(zhì)(5)、(6)以c軸方向平行方式放置，二分之一波片(10)的光軸與激光增益介質(zhì)(5)、(6)的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。
全文摘要
一種環(huán)行激光器,屬半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器,包括泵浦光整形系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔,泵浦光整形系統(tǒng)由非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12組成,光學(xué)諧振腔由輸入反射鏡3、8組成,光學(xué)諧振腔內(nèi)依次放有四分之一波片4、激光增益介質(zhì)5、布儒斯特片9、激光增益介質(zhì)6、四分之一波片7,激光增益介質(zhì)5、6為長(zhǎng)度與摻雜物質(zhì)濃度分別為1mm和Nd～1at.%的、離軸47°切割的正單軸激光晶體Nd∶YVO
文檔編號(hào)H01S3/05GK1373539SQ0211127
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月4日
發(fā)明者陳燕萍, 孫真榮, 曾和平 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)