[發明專利]被動鎖模諧振腔及激光器

在審

• 申請號: 201810287293.4
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN110323662A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 文僑;安然;范小貞
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01S3/08;H01S3/098;H01S3/136
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 李海寶

1.一種被動鎖模諧振腔，其特征在于，所述諧振腔為雙臂像散補償腔，并包括泵浦源、設置于所述雙臂像散補償腔的兩端壁上的鎖模器件和輸出平面鏡、至少一個設置于所述鎖模器件與所述輸出平面鏡之間的光路上的像散補償單元以及設置于所述鎖模器件與所述輸出平面鏡之間且其π圓與所述輸出平面鏡相切的熱透鏡；各所述像散補償單元包括至少兩個曲面鏡，靠近所述輸出平面鏡的所述曲面鏡上的子午面和弧矢面的光斑大小相同；所述泵浦源輸出的泵浦光入射至所述鎖模器件中并在所述鎖模器件中產生半徑為ω₀的光斑，根據所述光斑半徑大小、各所述曲面鏡的焦距以及至少一所述曲面鏡的傾斜角通過傳播圓作圖法確定各所述曲面鏡的位置。

2.如權利要求1所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，所述曲面鏡包括與所述鎖模器件之間距離為L1的第一曲面反射鏡，所述鎖模器件處的光束束腰參數：

其中，ω₀為所述光斑的半徑，λ為所述光斑的波長；

利用公式(1)計算出側焦點的束腰參數b₀；

過所述側焦點并與光軸相切于所述第一曲面反射鏡畫圓π₁，該圓的半徑為所述第一曲面反射鏡處的光斑大小；

過所述側焦點且與所述第一曲面反射鏡的前表面相切畫圓，該圓的半徑為所述第一曲面反射鏡處波前曲率半徑。

3.如權利要求2所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，所述第一曲面反射鏡的焦距為f₁以及傾斜角為θ₁，由以下公式計算所述第一曲面反射鏡在其子午面和弧矢面的焦距f_t和f_s：

f_t＝f*cosθ (2)

其中，f為所述曲面鏡的焦距，θ為所述曲面鏡的傾斜角；

并根據波前波后曲率半徑的關系：

其中，R為波前曲率半徑，R’為波后曲率半徑；由公式(2)、(3)和(4)計算出所述第一曲面反射鏡的波后曲率半徑及其子午面和弧矢面的半徑R_t’和R_s’，分別以所述子午面和所述弧矢面的半徑R_t’和R_s’為直徑及圓心在光軸上畫圓，且該圓與所述第一曲面反射鏡的后表面相切，該圓與所述圓π₁的交點即為所述子午面和弧矢面的側焦點F_1t和F_1s；

根據側焦點F_1t和F_1s的束腰參數b_1t和b_1s，重復上述操作，得到第n-1曲面反射鏡的束腰參數b_(n-1)t和b_(n-1)s；由此確定第二曲面反射鏡至所述第n-1曲面反射鏡的位置，其中，n為大于2的正整數。

4.如權利要求3所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，過所述第n-1曲面反射鏡的側焦點F_(n-1)t和F_(n-1)s并與所述光軸相切畫圓π_n，在該圓π_n與所述光軸的切點處放置第n曲面反射鏡，所述第n曲面反射鏡處的子午面和弧矢面的光束的光斑大小相同，且所述第n曲面反射鏡像方的子午面和弧矢面的束腰重合，其中，n為大于2的正整數。

5.如權利要求4所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，在所述第n曲面反射鏡處的子午面和弧矢面的波后曲率半徑R_t和R_s相同，根據公式(2)(3)(4)綜合可得：

其中，f_n為第n曲面反射透鏡的焦距，θ_n為第n曲面反射透鏡的傾斜角，，n為大于2的正整數。

6.如權利要求4所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，所述平面輸出鏡的σ圓與所述熱透鏡處的π圓相切且相切點位于所述第n曲面反射鏡的像方側焦點處。

7.如權利要求1至6任意一項所述的被動鎖模諧振腔，其特征在于，所述熱透鏡作薄透鏡處理。

8.一種激光器，其特征在于，包括如權利要求1至7任意一項所述的被動鎖模諧振腔。