[實(shí)用新型]一種高效穩(wěn)定的拋物面鏡離軸非穩(wěn)腔

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821191110.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN208955408U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煒;楊晟;李勇;趙鑫;肖彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王煒
• 主分類號(hào): H01S3/081
• 分類號(hào): H01S3/081
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了一種高效穩(wěn)定的拋物面鏡離軸非穩(wěn)腔，一組凸?凹球面鏡在x方向上構(gòu)成離軸正支共焦非穩(wěn)腔，而一組凹?凹球面鏡則構(gòu)成離軸負(fù)支共焦非穩(wěn)腔；拋物面鏡作為腔鏡時(shí)諧振腔中球差為0，而球面鏡作為腔鏡時(shí)球差并不為0；對(duì)于板條激光器而言，離軸非穩(wěn)腔與對(duì)稱非穩(wěn)定共焦腔相比，其輸出光束的遠(yuǎn)場(chǎng)分布中旁瓣數(shù)目減少，旁瓣中包含的能量大幅減少，且輸出光束的光束質(zhì)量大幅提升，因此板條激光器一般采用離軸非穩(wěn)腔結(jié)構(gòu)。采用拋物面鏡作為腔鏡比采用球面鏡效率更高穩(wěn)定性更優(yōu)，并且拋物面鏡非共焦腔的性能又優(yōu)于拋物面鏡共焦腔。因此拋物面鏡離軸非共焦腔更適用于板條激光器。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及板條激光器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種高效穩(wěn)定的拋物面鏡離軸非穩(wěn)腔。

背景技術(shù)

隨著“面增比”技術(shù)的提出，采用板條狀增益介質(zhì)的激光器迅速發(fā)展，出現(xiàn)了如射頻板條CO₂激光器、半導(dǎo)體泵浦的固體板條激光器、板條激光放大器等各種類型的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在工業(yè)激光加工、科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛而重要的應(yīng)用。由于板條激光器中較薄增益介質(zhì)良好的熱交換特性，采用擴(kuò)散冷卻的方式即可實(shí)現(xiàn)高效的冷卻，也使激光器的結(jié)構(gòu)更加緊湊。而采用非穩(wěn)-波導(dǎo)混合腔能很好的匹配板條狀增益介質(zhì)從而獲得高光束質(zhì)量的激光輸出，因此非穩(wěn)-波導(dǎo)混合腔在板條激光器中被廣泛采用。

非穩(wěn)腔按照光束的傳輸特性可分為對(duì)稱非穩(wěn)腔與離軸非穩(wěn)腔兩種。其結(jié)構(gòu)分別如下圖 1-4所示，圖中F表示焦點(diǎn)，a為輸出鏡半寬，M為諧振腔放大率，L為諧振腔長(zhǎng)度。相比離軸非穩(wěn)腔與對(duì)稱非穩(wěn)定共焦腔相比，其輸出光束的遠(yuǎn)場(chǎng)分布中旁瓣數(shù)目減少，旁瓣中包含的能量大幅減少，且輸出光束的光束質(zhì)量M²因子僅為對(duì)稱腔的1/5，因此板條激光器一般采用離軸非穩(wěn)腔結(jié)構(gòu)。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效穩(wěn)定的拋物面鏡離軸非穩(wěn)腔，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種高效穩(wěn)定的拋物面鏡離軸非穩(wěn)腔，一組凸-凹球面鏡在x方向上構(gòu)成離軸正支共焦非穩(wěn)腔，而一組凹-凹球面鏡則構(gòu)成離軸負(fù)支共焦非穩(wěn)腔；拋物面鏡作為腔鏡時(shí)諧振腔中球差為0，而球面鏡作為腔鏡時(shí)球差并不為0，球差會(huì)對(duì)激光諧振腔的工作產(chǎn)生不良影響。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案，腔長(zhǎng)為L(zhǎng)＝(R₁+R₂)/2，非穩(wěn)腔放大率M＝-R₂/R₁，M2鏡為諧振腔尾鏡，M1鏡為耦合輸出鏡，M1、M2鏡的曲率半徑分別為R₁和R₂，且M1， M2均為拋物面鏡，y方向則為一維波導(dǎo)腔，a為輸出鏡的半寬，d為增益區(qū)的厚度，激光從M1鏡的邊緣耦合輸出，β為諧振腔輸出光束所在平面，采用拋物面鏡作為腔鏡時(shí)諧振腔中球差為0，而球面鏡作為腔鏡時(shí)球差并不為0因此采用雙拋物面腔鏡能消除球差帶來的不良影響。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案，坐標(biāo)原點(diǎn)為V₀，即圓錐曲面的頂點(diǎn)，圖中A點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_c,y_c,z_c)。對(duì)于離心率為e，曲率半徑的R為圓錐曲面，可通過下式描述：

A點(diǎn)距離z軸的距離r_c為：

r_c＝(x_c²+y_c²)^1/2

不同的圓錐曲面可通過其離心率的取值描述：球面的離心率e＝0，拋物面的離心率 e＝1，e<1時(shí)橢球面，e>1為雙曲面。