[發明專利]基于遠心貓眼結構的激光振蕩器

在審

• 申請號: 201910671142.3
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110429460A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 梁曉燕;王巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于遠心貓眼結構的激光振蕩器，所采用的器件包括一個全反遠心貓眼，一個增益介質和至少一個輸出遠心貓眼。該系統通過利用全反射鏡和第一透鏡構成全反遠心貓眼，每個輸出遠心貓眼均由第二透鏡和輸出耦合鏡構成。增益介質置于全反遠心貓眼的焦點處，每個輸出遠心貓眼的焦點都位于全反遠心貓眼的視場內，且全反遠心貓眼的焦點位于每個輸出遠心貓眼的視場內。相對傳統的可調節激光振蕩器系統本發明基于遠心貓眼結構的激光振蕩器系統具有更高的易對準性和可移動調節性以及進一步提高了輸出功率的穩定性。同時該系統可以實現多路同時輸出。本發明具有調節方便、簡單高效、實用性強的特點。

技術領域

本發明涉及激光振蕩器技術領域，特別是一種基于遠心貓眼結構的激光振蕩器。

背景技術

光諧振腔是激光振蕩器的重要組成部分。光諧振腔的作用是提供軸向光波模的正反饋及保證激光器的單模(或少數軸向模)振蕩。在增益介質的兩端恰當地放置兩個反射鏡片，就構成一個最簡單的光學諧振腔。在激光技術發展史上最早提出的是平行平面腔，它由兩塊平行平面反射鏡組成。

對于采用平-平鏡構成的激光諧振腔的激光振蕩器，要想使系統運轉于絕對理想的狀態是非常不易的，因為將兩個光諧振腔腔鏡對準到嚴格平行是非常困難的。除此之外光諧振腔腔鏡的橫向和縱向可移動范圍受到腔鏡的幾何尺寸的限制。當光諧振腔腔鏡受到微小的擾動時，輸出的激光功率會大幅度的抖動甚至中斷激光輸出。這些問題限制了激光振蕩器在很多領域的應用。特別是對于很多領域的應用激光振蕩器光諧振腔的易對準性，可移動性以及功率穩定性都非常重要。

為了提高激光振蕩器的可調節性和輸出功率穩定性，現有技術中通常采用普羅棱鏡或者角錐棱鏡代替平面反射鏡作為激光諧振腔中的回復反射鏡。雖然角錐棱鏡可以實現穩定性和角度自由調節的功能，但是在實際使用中仍然存在兩個問題：

一、角錐棱鏡的頂點不是有效的反射點，所以該點無法反射入射的激光光束。因此這種結構的激光振蕩器輸出的光束輪廓的中心會存在一個黑點；

二、角錐棱鏡的三個反射面之間微小的加工誤差將會導致非常大的激光功率損耗。對于低增益的激光系統上述兩個問題帶來的損耗將會使激光振蕩器失效。

現有技術中貓眼回復反射器作為回復反射鏡已經用于He-Ne激光器中，可以解決激光器的角度可調節性和功率穩定的傳統問題。但是上述的兩種解決方案仍然要求回復反射器對準于系統的中軸線線上，而且只可以實現繞中軸線的角度可調節性。因此，需要更為簡單而有效的光諧振腔方案來實現易對準，可移動，高穩定性的激光振蕩器。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有激光振蕩器的局限性，提供一種易對準，可移動，高功率穩定性的光諧振腔，可以實現激光振蕩器的易對準，視場角范圍內的可自由移動調節以及高的輸出功率穩定性。不僅操作簡單、科學有效，而且實用性強。

本發明的原理是：

全反射鏡與第一透鏡構成了一個全反遠心貓眼結構，其焦點處形成了一個具有一定視場角的光瞳1。經過該光瞳進入全反遠心貓眼結構的光束均可沿與入射光束相同的路徑返回。光瞳1與第一透鏡，第一透鏡與全反射鏡之間的距離均等于第一透鏡的焦距，該全反遠心貓眼結構等價于一個4f成像系統，不會影響激光諧振腔的穩區范圍。第二透鏡與輸出耦合鏡構成了一個輸出遠心貓眼結構，其焦點處形成了一個具有一定視場角的光瞳2。經過該光瞳進入輸出遠心貓眼結構的光束部分沿與入射光束相同的路徑返回部分經過輸出耦合鏡實現激光輸出。光瞳2與第二透鏡，第二透鏡與輸出耦合鏡之間的距離均等于第二透鏡的焦距，該輸出遠心貓眼結構等價于一個4f成像系統，不會影響激光諧振腔的穩區范圍。增益介質放置于光瞳1處，保證兩個遠心貓眼之間的諧振光束均可以通過增益介質進行放大。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于遠心貓眼結構的激光振蕩器，其特征在于，包括：一個全反遠心貓眼，一個增益介質和至少一個輸出遠心貓眼；