[實(shí)用新型]一種用于產(chǎn)生徑向偏振激光的諧振腔結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420550387.3
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN204230621U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王又青;李波;楊揚(yáng);趙江;賀昌玉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢博問光電有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;H01S3/081
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于激光及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于產(chǎn)生徑向偏振激光的諧振腔結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近來，隨著全息、相干、光譜、光化學(xué)和加速器等技術(shù)的發(fā)展，對一些特殊的軸對稱偏振激光如徑向偏振激光的需求越來越大。另外，在激光加工中，尤其是在激光切割加工中，為保證線偏振(S-偏振或P-偏振)激光在不同加工方向上加工質(zhì)量的均勻一致性，通常需將線偏振激光轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)成圓偏振激光后再去進(jìn)行加工，但該方法比較復(fù)雜，為此尋求一種既沒有方向選擇性，又具有比圓偏振激光更高的材料吸收率的激光源，就是激光加工產(chǎn)業(yè)界所追求的目標(biāo)，而徑向偏振激光正是具有這樣特性的激光源。

目前用于直接產(chǎn)生軸對稱徑向偏振激光輸出的方法有兩種：

一是通過在激光器的諧振腔內(nèi)引入具有偏振選擇特性的光學(xué)元件，如采用具有徑向偏振選擇特性的光柵鏡作為激光器的尾鏡，來直接產(chǎn)生徑向偏振激光輸出。但光柵鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作比較困難，而且在大功率工作條件下其使用壽命也難以得到保證。

二是首先得到線偏振激光或角向偏振激光輸出，然后采用腔外光學(xué)系統(tǒng)來進(jìn)行偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，從而得到徑向偏振激光。對激光器通常所產(chǎn)生的線偏振激光，在腔外采用旋波片光學(xué)元件，將線偏振光束轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蚱窆馐?，但像旋波片這樣特殊的光學(xué)元件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其制作也十分困難。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)更為簡單且易于實(shí)現(xiàn)的用于產(chǎn)生徑向偏振激光的諧振腔結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種用于產(chǎn)生徑向偏振激光的諧振腔結(jié)構(gòu)，包括尾鏡、第一等效1/2波片、第二等效1/2波片、窗口鏡和三段增益區(qū)，所述三段增益區(qū)分別為第一增益區(qū)、第二增益區(qū)和第三增益區(qū)；所述第一等效1/2波片將第一增益區(qū)所在諧振腔光程的尾端光軸與第二增益區(qū)所在諧振腔光程的首端光軸串接在一起；所述第二等效1/2波片將第二增益區(qū)所在諧振腔光程的尾端光軸與第三增益區(qū)所在諧振腔光程的首端光軸串接在一起，形成完整的諧振腔光程；所述尾鏡和窗口鏡分別位于諧振腔光程的首尾兩端，所述三段增益區(qū)所在諧振腔光程的光軸相互平行，第一等效1/2波片的光軸與第二等效1/2波片的光軸之間的夾角為45度。

尾鏡用來將諧振腔內(nèi)的起始偏振態(tài)確定為角向偏振，通過等效1/2波片串接的相鄰兩個(gè)光軸形成兩個(gè)夾角為45度的相交平面，這就意味著兩個(gè)等效1/2波片的光軸之間的夾角也剛好為45度。在這種情況下，當(dāng)光束依次通過這兩個(gè)光軸交叉45度的等效1/2波片后，該入射光束的偏振方向剛好旋轉(zhuǎn)90度，由于入射光束為角向偏振，那么通過此變換后就變成了徑向偏振，此偏振態(tài)的部分光束經(jīng)窗口鏡輸出后，偏振方向保持不變，輸出的激光束即為徑向偏振激光。

進(jìn)一步地，所述尾鏡和窗口鏡分別位于第一增益區(qū)所在諧振腔光程的首端和第三增益區(qū)所在諧振腔光程的尾端。

進(jìn)一步地，所述第一等效1/2波片包括具有高反射率和1/4波片相位延遲特性的兩個(gè)偏振鏡，兩個(gè)偏振鏡分別位于第一增益區(qū)所在諧振腔光程的尾端和第二增益區(qū)所在諧振腔光程的首端，兩個(gè)偏振鏡按入射光束與各自法線呈45度角位置放置。

進(jìn)一步地，所述第二等效1/2波片包括具有高反射率和1/4波片相位延遲特性的兩個(gè)偏振鏡，兩個(gè)偏振鏡分別位于第二增益區(qū)所在諧振腔光程的尾端和第三增益區(qū)所在諧振腔光程的首端，兩個(gè)偏振鏡按入射光束與各自法線呈45度角位置放置。

四個(gè)具有1/4波片相位延遲特性的高反射率偏振鏡，均按入射光束與各自法線成45度入射角位置放置，在實(shí)現(xiàn)增益長度串接的同時(shí)，兩個(gè)一組剛好形成了兩個(gè)等效1/2波片，均可使得通過它的光束的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述尾鏡為與輸出激光波長相匹配的光柵鏡。

更進(jìn)一步地，所述尾鏡為錐角是90度的內(nèi)錐鏡。

當(dāng)尾鏡具有角向偏振選擇特性時(shí)，通過上述技術(shù)方案，就可以直接得到徑向偏振激光輸出，這對于大幅提高激光切割加工的速度或效率具有十分重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也用于粒子加速器等研究，具有重大的科學(xué)意義。由于金屬反射鏡或金屬內(nèi)錐鏡一般對S-偏振的反射率要高于對P-偏振的反射率，采用錐角為90度的內(nèi)錐尾鏡時(shí)可以很容易實(shí)現(xiàn)角向偏振選擇。

本實(shí)用新型通過尾鏡將腔內(nèi)光束的起始偏振態(tài)確定為角向偏振，然后利用具有相位延遲特性的偏振鏡將多個(gè)增益區(qū)串接，在實(shí)現(xiàn)增益長度串接的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了偏振方向的旋轉(zhuǎn)變換，從而直接得到徑向偏振激光的輸出。該諧振腔沒有任何外部轉(zhuǎn)換光學(xué)器件，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明