專利名稱：一種環(huán)形諧振腔激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)形諧振腔激光器。
背景技術(shù)：
環(huán)形諧振腔激光器是一種可獲得高度激光穩(wěn)定性和單縱模輸出的行波腔激光 器。傳統(tǒng)的環(huán)形諧振腔需要通過三個或三個以上反射面構(gòu)成環(huán)形諧振腔，其光路調(diào)整比較復(fù) 雜。如何減少可調(diào)反射面是激光設(shè)計者的一個努力方向。美國專利號為US5052815專利提出 一種兩腔鏡式環(huán)形諧振腔，如圖1所示，環(huán)形諧振腔包括前后腔鏡ll、 12， Nd:YAG晶體棱 鏡2'，布儒期特片41，非線性光學(xué)倍頻晶體6，泵浦光從前腔鏡ll入射，發(fā)出諧振光，經(jīng) 過Nd:YAG晶體棱鏡2折射和后腔鏡12反射后，再經(jīng)過Nd:YAG晶體棱鏡2折射后，回到前 腔鏡ll出發(fā)點(diǎn)，形成環(huán)形光路。另外Nd:YAG晶體棱鏡2設(shè)置在磁場中，光線通過32后偏 振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，Nd:YAG晶體棱鏡2激光入射面25的入射角和出射面26的出射角均為布 儒期特角，布儒期特片41作為起偏器使用，整個光路能夠?qū)Νh(huán)形光路其中一個方向的光進(jìn)行 偏振損耗，實(shí)現(xiàn)單向環(huán)形諧振輸出。該光學(xué)結(jié)構(gòu)僅兩個反射腔鏡，大大簡化激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 但是，該結(jié)構(gòu)對Nd:YAG晶體棱鏡2的激光入射面25和出射面26的精度要求比較高，因此 對安裝精度也要求很高，無法大規(guī)模生產(chǎn)，并且其制造成本比較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造工藝簡單、成本低的環(huán)形諧振腔激光器。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明環(huán)形諧振腔激光器包括后腔鏡與有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì) 構(gòu)成環(huán)形光路，有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)設(shè)在磁場H中，其設(shè)有一個入射和出射的端面 與三個反射面，入射和出射的端面居中設(shè)有光路阻斷材料，其遙對后腔鏡的反射面鍍有高反 射膜，偏振起偏器和波片設(shè)在環(huán)形光路內(nèi)，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光 出射光路上時，為l/2波片，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光入射以及出射 光路上時，為1/4波片。或者環(huán)形諧振腔激光器包括前后腔鏡或后腔鏡與激光增益介質(zhì)、磁致旋光片、棱鏡構(gòu)成 環(huán)形光路，磁致旋光片設(shè)在磁場H中，棱鏡設(shè)有一個入射和出射的端面與兩個反射面，其激 光入射和出射的端面居中設(shè)有光路阻斷材料，偏振起偏器和波片設(shè)在環(huán)形光路內(nèi)，當(dāng)僅有后 腔鏡時，激光增益介質(zhì)遙對后腔鏡的反射面鍍有高反射膜，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡的激光出射光路 上時，為l/2波片，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡的激光入射以及出射光路上時，為l/4波片。再或者環(huán)形諧振腔激光器包括前后腔鏡或后腔鏡與棱鏡構(gòu)成環(huán)形諧振腔，棱鏡設(shè)有一個 或兩個反射面，激光增益介質(zhì)、磁致旋光片或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)與波片、偏振起 偏器設(shè)置在環(huán)形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)設(shè)在磁場H中，當(dāng)波片設(shè)在激光出射光路上時，為l/2波片，當(dāng)波片設(shè)在激光入射以及出射光路上時，為l/4波片。 上述的棱鏡采用四角棱鏡或者三角棱鏡，當(dāng)棱鏡為三角棱鏡，設(shè)有兩個反射面時，另一面居中設(shè)有光路阻斷材料。在上述的環(huán)形光路內(nèi)設(shè)有非線性光學(xué)倍頻晶體。 上述的前后腔鏡為光學(xué)平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。上述的偏振起偏器采用布儒斯特片，雙折射晶體楔角片，雙折射晶體楔角片對，PBS棱 鏡，Walk-off晶體。本發(fā)明采用以上技術(shù)，利用磁致旋光效應(yīng)和波片共同作用，使環(huán)形光路中兩個方向傳播 的光偏振狀態(tài)不同，再利用偏振起偏器對一個方向的光進(jìn)行偏振損耗，實(shí)現(xiàn)激光的光路在環(huán) 形光路單向諧振輸出，可以輸出的單縱?；ɑ虮额l光激光。以上激光器結(jié)構(gòu)簡單，各個部 件都為常規(guī)的光學(xué)器件，加工難度小，制造成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。


現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述圖1是現(xiàn)有兩腔式環(huán)形諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)之六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明偏振起偏器之一的光路示意圖；圖9是本發(fā)明偏振起偏器之二的光路示意圖；圖IO是本發(fā)明偏振起偏器之三的光路示意圖；圖11是本發(fā)明偏振起偏器之四的光路示意圖；圖12是本發(fā)明偏振起偏器之五的光路示意圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖2或3所示，本發(fā)明環(huán)形諧振腔激光器包括后腔鏡12與有磁致旋 光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2構(gòu)成環(huán)形光路，有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2設(shè)在磁場H中，磁場 H可以由永磁體或電磁體提供。其設(shè)有一個入射和出射的端面21與三個反射面22、 23、 24， 入射和出射的端面21居中設(shè)有光路阻斷材料3，如非光學(xué)表面，膜層光學(xué)吸收物或孔等，阻 止光線垂直傳播。其遙對后腔鏡12的反射面23鍍有高反射膜S1，偏振起偏器4和波片設(shè)在 環(huán)形光路內(nèi)，如圖8、 9、 10、 11或12所示，偏振起偏器4可以采用布儒斯特片41、雙折射 晶體楔角片42、雙折射晶體楔角片對43、 PBS棱鏡44或Walk-off晶體45等，使兩個偏振方向光其中之一發(fā)生偏折。在環(huán)形光路內(nèi)還可以設(shè)有非線性光學(xué)倍頻晶體6，以輸出倍頻光 激光。如圖2所示，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2的激光出射光路上時，為1/2 波片51;又如圖3所示，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2的激光入射以及出射光 路上時，為1/4波片52。上述結(jié)構(gòu)工作原理是由于有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2的入射和出射的端面21中心 區(qū)域設(shè)有光學(xué)阻斷材料3，激光不在反射面23與后腔鏡12之間垂直傳播，將自動形成A—B —F—C—A環(huán)形諧振腔光路，其中光線在B點(diǎn)和D點(diǎn)為全反射。光路沿C—E—D— A—B—F—C方向傳播時，激光經(jīng)過偏振起偏器4之后到達(dá)E點(diǎn)時為線偏振光，通過有磁致 旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2后，由于磁致旋光效應(yīng)，經(jīng)D、 A、 B點(diǎn)反射到達(dá)F點(diǎn)時，光線偏 振方向旋轉(zhuǎn)一個角度2仏1/2波片51的光軸方向與光線偏振方向的夾角為e，光線經(jīng)過1/2 波片51后偏振方向回到初始的偏振方向，光線再次通過偏振起偏器4時沒有損耗，從而形成 諧振。光路沿C—F—B—A—D—E—C方向傳播時，經(jīng)過偏振起偏器4出來的線偏振光在經(jīng) 過1/2波片51后，光線偏振方向旋轉(zhuǎn)2仏通過有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2后，由于磁致 旋光效應(yīng)，經(jīng)B、 A、 D點(diǎn)反射到達(dá)E點(diǎn)時，光線偏振方向再沿相同方向旋轉(zhuǎn)2隊(duì)到達(dá)偏振 起偏器4時，偏振方向與偏振起偏器4的光軸方向的夾角為40，通過偏振起偏器4時，光功 率有sin240的分量損耗或部分損耗，不能形成諧振，從而實(shí)現(xiàn)單向環(huán)形諧振輸出。通過非線 性光學(xué)倍頻晶體6，即可實(shí)現(xiàn)倍頻光輸出；沒有通過非線性光學(xué)倍頻晶體6，則輸出的單縱模 基波。再請參閱圖4或5所示，本發(fā)明也可以包括前后腔鏡ll、 12或后腔鏡12與激光增益介 質(zhì)7、磁致旋光片8、棱鏡9構(gòu)成環(huán)形光路。磁致旋光片8可以是磁光玻璃，也可以是法拉第 旋轉(zhuǎn)片，磁致旋光片8設(shè)在磁場H中，磁場H可以由永磁體或電磁體提供。棱鏡9設(shè)有一個 入射和出射的端面91與兩個反射面92、 93，其激光入射和出射的端面91居中設(shè)有光路阻斷 材料3，阻止光線垂直傳播。偏振起偏器4和波片設(shè)在環(huán)形光路內(nèi)，在環(huán)形光路內(nèi)還可以設(shè) 有非線性光學(xué)倍頻晶體6。如圖5所示，當(dāng)僅有后腔鏡12時，激光增益介質(zhì)7遙對后腔鏡12 的反射面71鍍有高反射膜S1，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡9的激光出射光路上時，為1/2波片51，如 圖4所示，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡9的激光入射以及出射光路上時，為1/4波片52。以上結(jié)構(gòu)同樣 可以實(shí)現(xiàn)單向環(huán)形諧振輸出。又請參閱圖6或7所示，本發(fā)明還可以包括前后腔鏡ll、 12或后腔鏡12與棱鏡9構(gòu)成 環(huán)形諧振腔，棱鏡9可以采用四角棱鏡或者三角棱鏡，其設(shè)有一個或兩個反射面92、 93，激 光增益介質(zhì)7、磁致旋光片8或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2與波片、偏振起偏器4設(shè)置 在環(huán)形光路中，在環(huán)形光路內(nèi)還可以設(shè)有非線性光學(xué)倍頻晶體6。磁致旋光片8或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)3設(shè)在磁場H中，如圖6所示，當(dāng)波片設(shè)在激光出射光路上時，為1/2 波片51;如圖7所示，當(dāng)波片設(shè)在激光入射以及出射光路上時，為1/4波片52;當(dāng)棱鏡9為 三角棱鏡，設(shè)有兩個反射面92、 93時，另一面91居中設(shè)有光路阻斷材料3，阻止光線垂直 傳播。以上結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)單向環(huán)形諧振輸出。上述的前后腔鏡ll、 12為光學(xué)平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。 上述激光增益介質(zhì)7可以是各向同性質(zhì)激光增益介質(zhì)，也可以是雙折射晶體激光增益介質(zhì)。上述激光增益介質(zhì)7、磁致旋光片8、棱鏡9或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)2與波片、 偏振起偏器4等光學(xué)元件可以部分通過光膠，深化光膠或腔合構(gòu)成單一整塊。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)形諧振腔激光器，其特征在于其包括后腔鏡與有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)構(gòu)成環(huán)形光路，有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)設(shè)在磁場H中，其設(shè)有一個入射和出射的端面與三個反射面，入射和出射的端面居中設(shè)有光路阻斷材料，其遙對后腔鏡的反射面鍍有高反射膜，偏振起偏器和波片設(shè)在環(huán)形光路內(nèi)，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光出射光路上時，為1/2波片，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光入射以及出射光路上時，為1/4波片。
2、 一種環(huán)形諧振腔激光器，其特征在于其包括前后腔鏡或后腔鏡與激光增益介質(zhì)、磁 致旋光片、棱鏡構(gòu)成環(huán)形光路，磁致旋光片設(shè)在磁場H中，棱鏡設(shè)有一個入射和出射的端面與兩個反射面，其激光入射和出射的端面居中設(shè)有光路阻斷材料，偏振起偏器和波片設(shè)在環(huán) 形光路內(nèi)，當(dāng)僅有后腔鏡時，激光增益介質(zhì)遙對后腔鏡的反射面鍍有高反射膜，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡的激光出射光路上時，為l/2波片，當(dāng)波片設(shè)在棱鏡的激光入射以及出射光路上時，為 1/4波片。
3、 一種形諧振腔激光器，其特征在于其包括前后腔鏡或后腔鏡與棱鏡構(gòu)成環(huán)形諧振腔，棱鏡設(shè)有一個或兩個反射面，激光增益介質(zhì)、磁致旋光片或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)與 波片、偏振起偏器設(shè)置在環(huán)形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)設(shè)在磁場H中，當(dāng)波片設(shè)在激光出射光路上時，為l/2波片，當(dāng)波片設(shè)在激光入射以及出射光路上時， 為1/4波片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其棱鏡采用四角棱鏡或者 三角棱鏡，當(dāng)棱鏡為三角棱鏡，設(shè)有兩個反射面時，另一面居中設(shè)有光路阻斷材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其磁致旋光片是磁光 玻璃或者法拉第旋轉(zhuǎn)片
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2 、 3或4所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于在環(huán)形光路內(nèi) 設(shè)有非線性光學(xué)倍頻晶體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其前后腔鏡為 光學(xué)平片，或者是平凸透鏡，或者是平凹透鏡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2 、 3或4所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其偏振起偏 器采用布儒斯特片，雙折射晶體楔角片，雙折射晶體楔角片對，PBS棱鏡，Walk-off晶體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其光路阻斷材 料為非光學(xué)表面、膜層光學(xué)吸收物或孔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的一種形諧振腔激光器，其特征在于其激光增益 介質(zhì)、磁致旋光片、棱鏡或有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)與波片、偏振起偏器等光學(xué)元件可 以通過光膠，深化光膠或腔合構(gòu)成單一整塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)形諧振腔激光器，其包括后腔鏡與有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)構(gòu)成環(huán)形光路，有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)設(shè)在磁場H中，其設(shè)有一個入射和出射的端面與三個反射面，入射和出射的端面居中設(shè)有光路阻斷材料，其遙對后腔鏡的反射面鍍有高反射膜，偏振起偏器和波片設(shè)在環(huán)形光路內(nèi)，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光出射光路上時，為1/2波片，當(dāng)波片設(shè)在有磁致旋光效應(yīng)激光增益介質(zhì)的激光入射以及出射光路上時，為1/4波片，利用磁致旋光效應(yīng)、波片、偏振起偏器共同作用對環(huán)形光路中一個方向傳播的光進(jìn)行偏振損耗，實(shí)現(xiàn)單向環(huán)形諧振。
文檔編號H01S3/081GK101272033SQ20081007102
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 玉 孫, 彭永進(jìn), 楊建陽, 磊 郭, 陳衛(wèi)民, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司