[實用新型]高功率脈沖激光器抗失調(diào)諧振腔

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620157574.0
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN200976452Y
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 李宏棋;程祖海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型涉及一種激光諧振腔。

背景技術????

高能激光器件設計中的主要問題是，如何獲得盡可能大的模體積和好的橫模鑒別能力，以實現(xiàn)高能量單模運轉，從而既能從激活物質中高效率地提取能量，又能保持高的光束質量。

常用的激光諧振腔有穩(wěn)定腔，非穩(wěn)腔和臨界腔。

穩(wěn)定腔的主要優(yōu)點是損耗極低。在所有穩(wěn)定腔中，傍軸光線的幾何偏折損耗均為零，而且只要腔的菲涅爾不太小，衍射損耗通常也小到可以忽略。但穩(wěn)定腔也有其內(nèi)在的缺點：(1)模體積小。對于典型的穩(wěn)定腔激光器基模體積通常只占整個激活介質體積的很小一部分。實際上，穩(wěn)定腔的高斯基模就像一條細長的帶子一樣處在激活物質的軸線附近，大部分激活能量都不能有效地轉化為高斯基模的激光能量。特別值得指出的是，對菲涅爾數(shù)較大的穩(wěn)定腔，光斑半徑及基模體積與腔的橫向尺寸(它通常由氣體放電管或固體激光棒的直徑?jīng)Q定)無關。因此，當腔長一定時，我們不可能用增大激活物質的橫向尺寸的辦法來增加基模體積，從而提高激光器的輸出功率。相反地，激活物質的橫向尺寸越大，工作物質的利用系數(shù)越低。(2)當腔的菲涅爾較大時，若干較低階橫模的衍射損耗都小到可以忽略，因而諧振腔也就實際上失去了橫模選擇能力，這將不可避免地導致多模運轉，從而降低光束質量。穩(wěn)定腔運轉于多模狀態(tài)可以增大模體積，從而提高激活物質的利用系數(shù)并增大輸出功率。因為穩(wěn)定腔模體積隨模的階次增大而增大，當足夠的厄米高斯(或拉蓋爾高斯)模形成震蕩時即可提高激活物質的有效利用系數(shù)，但這時光束質量將比基模光束差得多。

非穩(wěn)腔和臨界腔可以保證有效地從激活物質中提取能量而同時又能獲得高質量的輸出光束。最常用的非穩(wěn)腔是虛共焦非穩(wěn)腔。它由一凹面鏡和一凸面鏡組成。凹面鏡的實焦點和凸面鏡的虛焦點重合，公共焦點在腔外。通過選擇反射鏡的尺寸，平面波將有效地通過全部工作物質。這時激活物質的利用效率最高并能獲得準直的，均勻的輸出光束。對圓形鏡腔其遠場圖就是一個被平面波均勻照明的圓環(huán)的衍射圖樣。虛共焦非穩(wěn)腔的不足之處就是圓環(huán)衍射圖樣的能量分布相對于圓孔衍射將有相當?shù)哪芰糠植荚谥車镰h(huán)上，遠場能量分布不夠集中。虛共焦非穩(wěn)腔的調(diào)整過程復雜，要求高。

平行平面腔由一平面全反鏡和一平面輸出鏡組成。兩平面鏡相互平行。輸出均勻平行光束。平平腔的主要優(yōu)點是：光束發(fā)散角小，模體積較大。比較容易獲得單模振蕩。其主要缺點是調(diào)整精度要求極高且容易失調(diào)。苛刻的平行度和光腔穩(wěn)定性要求嚴重限制了它的應用。

申請?zhí)?00610018552.0公開了一種“不失調(diào)激光諧振腔”，該激光諧振腔全反鏡由中心直角內(nèi)錐面和一個直角圓臺的外側面和一個直角圓臺的內(nèi)側面組合形成，使用平面輸出鏡。該激光諧振腔可以消除增益介質不均勻分布的影響，壓縮輸出激光光斑的面積，實現(xiàn)帶有中心光斑的特殊環(huán)形光斑輸出。但是該全反鏡由三個錐面反射鏡組合形成，結構復雜，使用中要求三個直角內(nèi)外錐面反射鏡同軸，加工制造相對比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種高功率脈沖激光器抗失調(diào)諧振腔，該諧振腔不僅抗失調(diào)能力強，可以消除增益介質不均勻分布的影響，具有高熱穩(wěn)定性，改善了光束質量，而且結構簡單，加工制造簡便，沒有中心焦線，因此可以用于高能脈沖激光器中。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種高功率脈沖激光器抗失調(diào)諧振腔，包括全反射鏡，平面輸出鏡及激光工作介質，全反射鏡為直角外圓錐面反射鏡和直角圓臺內(nèi)側面反射鏡的組合，這兩個反射鏡的中心軸線重合，直角外圓錐面反射鏡的高度大于直角圓臺內(nèi)側面反射鏡的高度，其高度差大于零小于或等于2mm。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

(1)在本實用新型中，直角外圓錐面反射鏡的高度大于直角圓臺內(nèi)側面反射鏡的高度，所以本實用新型高功率脈沖激光器抗失調(diào)諧振腔沒有中心焦線，避免了在焦線上的空氣被擊穿，可以用于大能量脈沖激光器中；而且，提高了直角外圓錐面反射鏡頂尖部位抗脈沖強激光損傷的能力。

(2)在本實用新型中，直角外圓錐面反射鏡的高度大于直角圓臺內(nèi)側面反射鏡的高度，利用逆向反射特性，可以消除脈沖強激光器中的增益不均勻分布的影響，對固體激光棒、固體激光晶體板條薄片在激勵下的不均勻性，氣體放電不均勻性，氣體折射率不均勻性等起到光學補償作用，充分保證了固體或氣體脈沖激光器輸出光束的質量和能量。

(3)本實用新型結構簡單，加工制造簡便。