[發明專利]一種激光聚焦裝置

無效

• 申請號: 200910154784.2
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101707325A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 沈常宇;李可;侯強龍
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供了一種激光聚焦裝置，屬于激光技術領域，尤其是涉及激光聚焦領域。

背景技術

在需要用到強激光且光斑斑點比較細小的領域，激光需要進一步進行聚焦，目前的激光聚焦主要采用透鏡或透鏡組實現激光的聚焦。在強激光照射下，特別是在高強度脈沖激光下，聚焦透鏡及其容易損壞且焦點光斑較大；并且透鏡組的成本較高，靈活性不夠，而且由于熱透鏡效應，聚焦焦點容易漂移。

利用強激光在高非線性介質中的自聚焦效應，采用高非線性系數的克爾介質作為強激光的聚焦介質實現強激光的自聚焦，相比聚焦透鏡或透鏡組，具有成本低，聚焦光斑小，且焦點位置穩定的特點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光聚焦裝置。該裝置不需要傳統的聚焦透鏡或透鏡組，而是利用強激光在高非線性介質中的自聚焦效應，實現激光的聚焦。該裝置具有結構簡單、運轉穩定等特點。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

本發明包括石英入射窗和出射窗1，玻璃管2，注液口3和高非線性系數液體4。

所述的石英入射窗和出射窗為厚度范圍為1-3mm，直徑為1cm-3cm透明的石英圓片。

所述的玻璃管為管壁厚度為1-2mm，管壁外徑為1-3cm，管長為2-5cm的透明玻璃管，石英入射窗和出射窗與玻璃管兩端用高性能膠水粘牢、密封。

所述的注液口為口徑為2-4mm，在玻璃管上開口，并帶有口塞，均為玻璃材質。

所述的高非線性系數的液體為CS₂液體或者CCl₄液體。

本發明的工作原理是：強激光垂直照射到本裝置的入射窗口上，進入到玻璃管，入射到高非線性系數的液體中，由于液體的高非線性效應，當激光強度在一定的閾值之上時，產生克爾效應，激光發生自聚焦，從出射窗口射出；自聚焦的焦距可調，由注滿高非線性系數液體的玻璃管長度確定。

附圖說明

圖1是一種激光聚焦裝置圖；

圖2是激光聚焦光路示意圖；

圖3是激光光斑中心的強度在本裝置中隨傳輸路徑的變化關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述：

參見附圖1，一種激光聚焦裝置，其構造為：石英入射窗和出射窗1，玻璃管2，注液口3和高非線性系數液體4。石英入射窗的厚度為2mm，直徑為2cm；玻璃管的直徑為2cm，管壁厚度為1mm，管長為2cm；注液口的位置對稱分布于離玻璃管兩端0.5cm位置，注液口口徑為1mm；從注液口向玻璃管中注入液態CS₂，其線性折射率為和非線性系數分別為n₀＝1.62，n₂＝1.3×10^-11esu。入射的激光波長為λ＝532nm，此時CS₂的折射率滿足方程(1)，

n＝n₀+n₂|A|²????????????????(1)

其中A為入射激光的振幅，它與激光強度的關系為I＝|A|²。可以看出，CS₂的折射率隨著激光強度的增大而增大，當激光強度達到或超過閾值功率密度100KW/cm²時，可以實現激光光束的自聚焦，如附圖2和附圖3所示。附圖2所示的是激光在CS₂中自聚焦的示意圖，當激光在CS₂中傳輸時，由于CS₂的高非線性效應，激光發生自聚焦，如圖2所示，聚焦后從石英出射窗口射出。附圖3所示的是激光在CS₂中傳輸時，光斑中心的功率密度隨傳輸距離的變化情況，發生自聚焦后，最大功率密度可達400KW/cm².