[發明專利]大折疊角度激光諧振腔的構建方法

在審

• 申請號: 201811148303.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109088301A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 王垚廷;張麗麗;王黨社;張瑞紅;時文嘉;張艷超
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明提供一種大折疊角度激光諧振腔的構建方法，是在腔內設置離軸拋物面鏡，平行光束入射離軸拋物面鏡，經離軸拋物面鏡反射聚焦，入射光中心到焦點距離為反射焦距，入射光和反射光之間的夾角為90o至180o。本發明提供的方法所構建的大折疊角度激光諧振腔，光學元件可以無拘束地插入諧振腔中，可簡單高效地實現各種必要的功能；本發明提供的方法所構建的諧振腔中光路無交叉，可以有效地縮短腔長，有利于諧振腔的設計，尤其適用于高功率運轉的行波腔。

技術領域

本發明涉及激光器件制備技術領域，具體涉及一種大折疊角度激光諧振腔的構建方法。

背景技術

作為激光器件的三大組成部分之一，諧振腔的作用至關重要，是激光器件實現各種特殊性能的核心因素。按結構區分，激光諧振腔可以分成直線型諧振腔和折疊腔兩類，一些特殊激光性能的實現必須依賴折疊腔，例如內腔非線性頻率變換要求激光束高度聚焦、行波腔要求激光循環振蕩等等，當然折疊腔的反射損耗可以忽略，但必然有球面鏡作為折疊鏡。直線型諧振腔和折疊腔的本質區別在于折疊腔中的球面鏡入射光線的入射角不為零。實際中，如果球面鏡的入射角相對較大，即非傍軸光線入射，會帶來象散現象。象散是指光線或光束以較大入射角經透鏡或球面鏡成像后，像方光線或光束在相互垂直的兩個方向感受到的焦距不同，這樣就會嚴重影響成像質量，例如：橫截面為圓形的光束成像后變成橢圓，同時還會影響諧振腔的穩區范圍。因此，折疊腔的設計過程中必須考慮象散因素，盡量減小象散或補償象散。另外，部分折疊腔的設計會出現腔中光路交叉，一方面影響光學元件的放置；另一方面增加腔長，容易導致諧振腔超出穩區，不利于激光諧振腔的設計，高功率運轉時熱效應也非常嚴重。

減小球面鏡入射角可以減小象散，但同時也會嚴重影響光學元件在諧振腔中的使用，例如：非線性光學晶體、光學單向器等元件很難放入諧振腔中。常用的象散補償方法是在腔內放入特殊設計的布儒斯特片或透鏡用以抵消腔內激光束在相互垂直兩方向上的光程差，然而腔內插入光學元件會帶來損耗并影響系統穩定性，且系統復雜。基于高斯光束的傳輸特性，借助多個凹面反射鏡也可以補償象散，然而此種方法要求復雜的計算，存在著結構復雜的問題。

發明內容

本發明要提供一種大角度折疊角激光諧振腔的構建方法，以保證光學元件不受任何影響地放置于諧振腔中，其不存在任何象散。

為了達到上述目的，本發明提供的一種大折疊角度激光諧振腔的構建方法，是在腔內設置離軸拋物面鏡，平行光束入射離軸拋物面鏡，經離軸拋物面鏡反射聚焦，入射光中心到焦點距離為反射焦距，入射光和反射光之間的夾角為90o至180o。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1）本發明提供的方法所構建的大折疊角度激光諧振腔，光學元件可以無拘束地插入諧振腔中，可簡單高效地實現各種必要的功能。

2）本發明提供的方法所構建的諧振腔中光路無交叉，可以有效地縮短腔長，有利于諧振腔的設計，尤其適用于高功率運轉的行波腔；

3）離軸拋物面鏡對光束的聚焦本身屬于正常光學成像，可以實現以任意入射角度聚焦平行光束或準直點光源的發散光束，同時保證光束傳輸過程中無像差、無色差、無象散，因此諧振腔本身并不存在象散，而且離軸角選擇的范圍很寬，有利于光學元件的插入；

4）腔內無需象散補償元件，結構簡單，設計簡單，無需任何理論計算輔助諧振腔的設計。

附圖說明

圖1是離軸拋物面鏡聚焦平行光示意圖；

圖2是實施例的結構示意圖；

圖3是實施例位置1輸出激光橫截面光斑形狀；

圖4是實施例位置2輸出激光橫截面光斑形狀。