[發明專利]一種用于選擇角向偏振的內錐W形組合鏡結構

在審

• 申請號: 201410491804.6
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104300348A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 王又青;李波;趙江;賀昌玉;楊揚
• 申請（專利權）人: 武漢博問光電有限公司
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01S5/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明屬于光學技術領域，具體涉及一種用于選擇角向偏振的內錐W形組合鏡結構。

背景技術

角向偏振光是一種環狀光束，環上任一點的偏振方向均垂直于徑向，對激光器輸出的激光束進行處理可以得到角向偏振光。由于角向偏振光的特殊偏振矢量結構，使其在很多領域得到了應用。在科學研究領域，角向偏振光可用于引導原子。在強聚焦下，角向偏振光也可以作為“光鑷子”實現對粒子捕獲。角向偏振光還可以用于雙光子熒光成像，突破衍射極限，提高分辨率。在工業加工領域，角向偏振光可用于打孔和焊接，以提高打孔和焊接深度；角向偏振光也可通過外光學系統轉換而變成徑向偏振光，以提高切割速度和加工質量。

目前，角向偏振光的產生分為被動和主動兩種方式。被動的方式主要采用組合波片、光柵等元件對激光器產生的線偏振光作空間重排，或使用一對偏振正交的TEM₀₁光束相干疊加得到。主動方式一般采用雙折射晶體或圓形光柵鏡等偏振選擇性元件在激光諧振腔中實現角向偏振光的振蕩輸出。相比于被動方法，主動方法轉化效率高，可以實現高功率輸出。實驗研究表明，采用主動方法得到角向偏振光，僅需要偏振選擇器件對S偏振光的反射率至少比P偏振光的反射率高4％，就可以得到高純度的角向偏振光。但是由于雙折射晶體的產生方法需要配合小孔選模等其他技術，實現起來穩定性差，得到的角向偏振光偏振純度不高；而光柵鏡設計制作復雜，價格比較昂貴。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述背景技術存在的不足，提供一種結構簡單、成本低的用于選擇角向偏振的內錐W形組合鏡結構，應用于激光器時能夠產生高純度的角向偏振光。

本發明采用的技術方案是：一種用于選擇角向偏振的內錐W形組合鏡結構，包括固定在一起以光軸為中心旋轉對稱布置的內錐鏡和W形錐鏡，所述內錐鏡中心開有入射孔，所述內錐鏡上設有內錐反射面，所述W形錐鏡的反射面由位于中央區域的外錐面和外周區域的內錐面組成，所述內錐反射面與外錐面相對布置，所述內錐反射面、內錐面和外錐面依次相接形成內部中空的多次反射組合結構，所述內錐反射面、外錐面和內錐面的錐角均為90度。

進一步地，所述內錐反射面、外錐面和內錐面上分別鍍有金膜。

進一步地，所述W形錐鏡的外錐面與內錐面的交接處設有過渡區域。

進一步地，所述過渡區域為垂直于光軸的環形平面。

進一步地，所述過渡區域為分別與外錐面和內錐面相切的環形弧面。

更進一步地，所述內錐鏡和W形錐鏡均為具有高反射率的金屬銅鏡。

本發明充分利用金屬錐面反射鏡對S-偏振光的反射率要高于對P-偏振光的反射率的特點，通過三個錐形反射面形成一個中空的多次反射組合結構，激光束射入組合鏡后，在組合鏡內多次反射后再沿平行于入射光方向向外射出，經過在組合鏡內的多次錐面反射后，S-偏振光保持很高的反射率，而P-偏振光則損耗較大，最終能在激光諧振腔內起振并維持的偏振態就只有角向偏振。將該組合鏡用做諧振腔尾鏡，就可以在腔內有效抑制P-偏振光，而僅讓S-偏振光形成振蕩，從而起到角向偏振選擇的作用。

本發明的組合鏡結構簡單，偏振選擇性好、抗損傷閾值高、對稱性好、抗失調能力強，熱穩定性能和機械性能優良，制作簡單，成本低，可廣泛應用于氣體、固體和半導體激光器產生高功率、高純度的角向偏振光。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明內錐鏡的結構示意圖。

圖3為本發明內錐鏡的側視圖。

圖4為本發明W形錐鏡的結構示意圖。

圖5為本發明W形錐鏡的側視圖。

圖6為金屬銅鏡對S-偏振光和P-偏振光反射率與入射角的關系曲線圖。

圖中：1、內錐鏡；2、W形錐鏡；3、入射孔；4、內錐反射面；5、外錐面；6、內錐面；7、光軸；8、激光束；9、環形平面。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。