空心鏡激光諧振腔的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔，其特征在于：空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；全反鏡或平面輸出鏡是中心設(shè)有直徑為0.5mm～5mm圓孔的全反射平面鏡，獲得空心高斯光束，通過改變中心孔徑大小，或改變圓孔在全反鏡上或輸出鏡上，得到多種形式的空心高斯光束。本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔，可以獲得空心高斯光束，是以低成本的方式產(chǎn)生有利于材料加工的光束；可以根據(jù)應(yīng)用的需要，確定使用中心帶有小孔的全反鏡或輸出鏡，從而實(shí)現(xiàn)不同的空間光強(qiáng)分布；可以根據(jù)應(yīng)用的需要，合理的改變孔型的尺寸適應(yīng)對(duì)光束空間特性的需要。
【專利說明】空心鏡激光諧振腔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種由空心鏡構(gòu)成的激光諧振腔，特別涉及一種空心鏡激光諧振腔。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中的激光器輸出的激光光束都是高斯光束，即激光光束橫截面上的光強(qiáng)分布是高斯函數(shù)形式分布。高斯分布的光強(qiáng)，光斑中心能量強(qiáng)，旁邊能量弱。這樣的光強(qiáng)分布，不利于激光熔覆和焊接的應(yīng)用。如何采用一種簡(jiǎn)單易行、價(jià)格低廉的方法，獲得比較均勻的激光光強(qiáng)分布，是激光應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一，獲得光強(qiáng)分布均勻激光光束，傳統(tǒng)采用激光輸出后通過積分鏡、η形鏡、微透鏡陣列等裝置，對(duì)激光光束進(jìn)行整形勻化的方法來實(shí)現(xiàn)。此類方法雖然可以獲得光強(qiáng)分布比較均勻的激光光斑，但這些特種鏡片，價(jià)格高昂，且隨著激光器輸出的光強(qiáng)分布發(fā)生變化，均化的效果也不一致，影響了激光在應(yīng)用中的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型克服了上述存在的缺陷，目的是通過諧振腔有效地控制激光振蕩的中心光強(qiáng)，解決了直接從激光器中獲得光束橫截面上光強(qiáng)分布較為均勻的激光束，提供一種空心鏡激光諧振腔。
[0004]本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔內(nèi)容簡(jiǎn)述:
[0005]本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔，其特征在于:空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；全反鏡或平面輸出鏡是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反射平面鏡，獲得空心高斯光束，通過改變中心孔徑大小，或改變圓孔在全反鏡上或平面輸出鏡上，得到多種形式的空心高斯光束。
[0006]在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡，全反鏡的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔，平面輸出鏡為中心無孔的高反射率平面輸出鏡。
[0007]在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡，全反鏡中心無孔，平面輸出鏡是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
[0008]在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡，全反鏡和平面輸出鏡是中心均設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
[0009]本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔，可以獲得空心高斯光束，是以低成本的方式產(chǎn)生有利于材料加工的光束；可以根據(jù)應(yīng)用的需要，確定使用中心帶有小孔的全反鏡或輸出鏡，從而實(shí)現(xiàn)不同的空間光強(qiáng)分布；可以根據(jù)應(yīng)用的需要，合理的改變孔型的尺寸適應(yīng)對(duì)光束空間特性的需要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例1產(chǎn)生的軸向光強(qiáng)分布圖；
[0012]圖3是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例2產(chǎn)生的軸向光強(qiáng)分布圖；
[0014]圖5是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6是空心鏡激光諧振腔實(shí)施例3產(chǎn)生的軸向光強(qiáng)分布圖；
[0016]圖中:1是全反鏡、2是激光增益介質(zhì)、3是平面輸出鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；全反鏡或平面輸出鏡是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反射平面鏡，獲得空心高斯光束，通過改變中心孔徑大小，或改變圓孔在全反鏡上或平面輸出鏡上，得到多種形式的空心高斯光束，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖做具體說明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]見圖1，在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡1、激光增益介質(zhì)2和平面輸出鏡3，全反鏡I的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔，平面輸出鏡3為中心無孔的高反射率平面輸出鏡。
[0020]工作原理
[0021]激光在該諧振腔內(nèi)建立的過程中，由于全反鏡I中心含有一個(gè)圓孔，因此原本產(chǎn)生的高斯光束的中心低階模部分被抑制了一部分，見圖2為軸向光強(qiáng)分布圖，所得到的空心高斯光束在與材料相互作用時(shí)可以得到均勻的溫度場(chǎng)分布。
[0022]實(shí)施例2
[0023]見圖3，在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡1、激光增益介質(zhì)2和平面輸出鏡3，全反鏡I中心無孔，平面輸出鏡3是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
[0024]工作原理
[0025]見圖4，為實(shí)施例2的諧振腔產(chǎn)生光束的軸向光強(qiáng)分布，由于在平面輸出鏡3的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔，將更加有效的抑制高斯光束中低階模的部分，其軸向光強(qiáng)分布路圖與實(shí)施例1相比較基模部分振蕩更加少。
[0026]實(shí)施例3
[0027]見圖5，在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡1、激光增益介質(zhì)2和平面輸出鏡3，在全反鏡I和平面輸出鏡3是中心均設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
[0028]工作原理
[0029]見圖6，為實(shí)施例3的諧振腔產(chǎn)生光束的軸向光強(qiáng)分布，由于全反鏡I和平面輸出鏡3的中心均設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔，基模高斯光束幾乎沒有振蕩，中心光強(qiáng)非常尋層。
[0030]采用空心鏡諧振腔產(chǎn)生的空心高斯光束在與材料作用中產(chǎn)生的溫度場(chǎng)分布更加均勻，更加有利于材料的加工。
[0031]本實(shí)用新型在現(xiàn)有的平行平面腔燈泵浦固體激光器基礎(chǔ)上，提出空心鏡激光諧振腔。激光在中心具有直徑0.5mm?5mm圓孔的平面反射鏡的諧振腔中建立振蕩的過程中，低階模受到一定的抑制，輸出的光束光強(qiáng)分布不再是傳統(tǒng)的高斯分布，從而實(shí)現(xiàn)中心弱，邊緣強(qiáng)的光強(qiáng)分布。相比于傳統(tǒng)的高斯光束而言，該光束與材料作用形成的溫度場(chǎng)分布更加均勻，因此更加利于激光焊接及其他激光表面處理。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0032]( I)、通過使全反鏡或者輸出鏡的中心加一定尺寸的小孔，在犧牲小部分低階模模光強(qiáng)的代價(jià)下，獲得空心高斯光束。在與材料作用下形成均勻的溫度場(chǎng)分布，以低成本的方式產(chǎn)生有利于材料加工的光束。
[0033](2)、可以根據(jù)不同應(yīng)用下的需要，確定使用中心帶有小孔的全反鏡或輸出鏡，從而實(shí)現(xiàn)不同的空間光強(qiáng)分布。
[0034](3)、可以根據(jù)不同應(yīng)用下的需要，合理的改變孔型的尺寸大小以適應(yīng)不同應(yīng)用下的對(duì)光束空間特性的需要。
【權(quán)利要求】
1.一種空心鏡激光諧振腔，其特征在于:空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡、激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；全反鏡或平面輸出鏡是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反射平面鏡，獲得空心高斯光束，通過改變中心孔徑大小，或改變圓孔在全反鏡上或平面輸出鏡上，得到多種形式的空心高斯光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心鏡激光諧振腔，其特征在于:在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡(I)、激光增益介質(zhì)(2)和平面輸出鏡(3)，全反鏡(I)的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔，平面輸出鏡(3)為中心無孔的高反射率平面輸出鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心鏡激光諧振腔，其特征在于:在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡(I)、激光增益介質(zhì)(2)和平面輸出鏡(3)，全反鏡(I)的中心無孔，平面輸出鏡(3)是中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心鏡激光諧振腔，其特征在于:在空心鏡激光諧振腔的光路上依次為全反鏡(I)、激光增益介質(zhì)(2)和平面輸出鏡(3)，全反鏡(I)和平面輸出鏡(3)是中心均設(shè)有直徑為0.5mm?5mm的圓孔的高反射率平面輸出鏡。
【文檔編號(hào)】H01S3/08GK203942142SQ201420304170
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】朱曉, 朱廣志, 朱長(zhǎng)虹, 王海林, 郭飛, 齊麗君 申請(qǐng)人:鞍山華科大激光科技有限公司, 華中科技大學(xué)