[發(fā)明專利]在激光系統(tǒng)中引導(dǎo)激光射束的反射鏡裝置和激光射束的射束引導(dǎo)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080053618.4
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102668276A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·邁耶;U·威戈內(nèi)爾;馬克西米利安·約瑟夫·萊德勒
• 申請（專利權(quán)）人: 高質(zhì)激光有限公司
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;G02B17/00;H01S3/07;H01S3/081;H01S3/0941
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的在激光系統(tǒng)中引導(dǎo)激光射束的反射鏡裝置，還涉及具有這種激光裝置的激光系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求15前序部分的激光射束的射束引導(dǎo)方法。

在產(chǎn)生超短脈沖即脈沖持續(xù)時間為毫微微秒級或微微秒級的脈沖的激光系統(tǒng)中，通常需要在端面反射鏡之間有大的間距，例如當(dāng)需要低脈沖重復(fù)率時，即一般小于-30MHz。這樣的激光系統(tǒng)的諧振器除了大的長度(>4m)外應(yīng)該具有緊湊的結(jié)構(gòu)、對光學(xué)元件的例如因溫度變化、機械振動等引起的偶然移動的高度不敏感性以及簡單的可實現(xiàn)性。

這種激光系統(tǒng)的一個例子是根據(jù)脈沖出射或腔倒空原理的模式耦合激光裝置，例如以Nd:YV04為激光器介質(zhì)并且在500kHz重復(fù)率下具有7.8W平均功率和15.6μJ脈沖能量和在1MHz重復(fù)率下具有10W平均功率和10μJ脈沖能量。這樣的激光系統(tǒng)例如被用于材料加工。

在現(xiàn)有技術(shù)中描述了不同的方法，其中如此布置兩個或更多的反射鏡，光線或者說激光射束在這些反射鏡之間被多次反射并由此能在小的基本面上增加總路徑長度。

通常，該布置結(jié)構(gòu)按照首次報告的作者來命名，例如White單元(JU.White，J.Opt.Soc.Am.32,285(1942))、Hanst單元(P.L.Hanst,Adv.Environ.Sei.Technol.2,91(1971))或者可能用得最多的單元即Herriott單元(D.R.Herriott和H.J.Schulte，Appl.Opt.4,883(1965)以及US?3437954)。以下將舉例詳細描述Herriott單元。

涉及多次反射經(jīng)過或者說按照多次反射布置形式的這種Herriott單元在最簡單的布置中由作為限定該單元的端面反射鏡的兩個反射鏡構(gòu)成，至少其中一個反射鏡具有凹面，這兩個反射鏡彼此間隔一段距離布置。該反射鏡裝置本身構(gòu)成一個光學(xué)諧振器，光在該諧振器中被多次反射并且在反射過一定次數(shù)后自動重復(fù)。此時在端面反射鏡上形成一個環(huán)繞的位于橢圓或圓上的反射點圖案。一般，射束在經(jīng)過一次該單元后即在即將面臨的相同光路重復(fù)之前又從反射鏡裝置中被出射。為了在利用光學(xué)諧振器情況下實現(xiàn)出射，在該單元內(nèi)的閉合光路通過單獨的反射鏡或通過在其中一個端面反射鏡上的多個孔被中斷(參見例如Kowalevicz等人的“Design?principles?of?q-preserving?multipass-eavity?femtosecond?lasers”J.Opt.Soc.Am.B，第23卷，第4期，2006年4月)。

Kowalevicz等人的公開文獻(“Generation?of?150nj?pulses?from?a?ultiple-pass?cavity?Kerr-lens?modelocked?Ti:AL201?oscilator”O(jiān)ptic?Letters?Opt.Soc.Am.，第23卷，第17期，2003年9月)以及SENNAROGLU?A,FUJIMOTO?J?G等人(“Compact?Femtosecond?Lasers?Based?on?Novel?Multipass?Cavities”IEEE?Journal?of?Quantum?Electronics，第40卷，第5期，2004年5月)示出了用于已知的多次反射型Herriott單元的例子，在這里，在端面反射鏡上的反射點“旋轉(zhuǎn)(Umlauf)”(順時針或逆時針進行)之后，一個回反射元件可以使射束返回。

另一個折光反射鏡裝置例如由EP1588461公開，在此如此布置兩個反射平面，激光射束在每個反射面上被多次反射并且光路具有入射折射裝置的射束和從折射裝置射出的射束，在這里，反射面彼此以大于0度的張角定向。因此，這樣的直線布置造成光路的曲折走向，在這里，該反射點在兩個反射表面上位于一條線上并且具有變化的距離。因而在此布置中，只能在一個平面內(nèi)即以兩維方式利用供射束折射裝置用的空間。

因而在迄今的反射鏡裝置，反射次數(shù)受限于通行狀況或者射束折射只在一個平面內(nèi)進行。

本發(fā)明的一個任務(wù)在于提供一種更好的激光系統(tǒng)，尤其是二極管抽運的模式耦合型激光系統(tǒng)。

另一任務(wù)在于提供這樣的激光系統(tǒng)，它具有更高的結(jié)構(gòu)緊湊性和/或更加的穩(wěn)健性。

這些任務(wù)通過權(quán)利要求1或15或者從屬權(quán)利要求的主題來完成或加以方案改進。