CN101393375A - 一种双棱镜多程传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双棱镜多程传输装置，它包括板条状晶体和二个棱镜；二个棱镜为等腰直角棱镜、保罗棱镜、或者顶角为90°的角锥棱镜。二个棱镜斜面镀有增透膜，两者相对离轴放置；板条状晶体为板条状激光晶体或板条状非线性晶体，平行放置在二个棱镜之间，板条状晶体与二个棱镜平行的面镀有增透膜；二个棱镜及板条状晶体所镀的增透膜的膜系均相同。本发明可以实现多程平行光线的传输，可以保证光线多程平行传输的稳定性；并且该装置结构简单、便于维护，不仅适用于板条状激光介质的多程放大而且对于板条状非线性晶体也可有效地增加增益长度，提高转换效率。提高了系统的整体效率，并具有较强的抗失调能力。

Description

一种双棱镜多程传输装置

技术领域

本发明为光束控制技术，涉及一种新型的双棱镜多程传输装置。

背景技术

随着激光技术和光学加工手段的提高，板条状的激光晶体和非线性晶体以其自身结构的优越性，受到人们的关注。美国Q-Peak公司推出了侧边泵浦多程传输的板条激光模块及放大模块以其高效的冷却、多程的传输结构、极大的提高了增益区利用率，成为高峰值功率、高重复频率、高光束质量固体板条激光器的优秀代表。其核心技术之一就是采用带倾角的多程反射镜系统。但是这种结构对机械安装精度要求很高，倾角控制比较严格，且不能在板条状非线性晶体中使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双棱镜多程传输装置，该装置克服了现有的多程反射镜系统的上述弊端，并且适应性强。

本发明提供的双棱镜多程传输装置，其特征在于：它包括第一、第二棱镜和板条状晶体；第一、第二棱镜为等腰直角棱镜、保罗棱镜、或者顶角为90°的角锥棱镜，第一、第二棱镜的斜面镀有增透膜；两者相对离轴放置；板条状晶体为板条状激光晶体或板条状非线性晶体，平行放置在第一、第二棱镜之间，板条状晶体与第一、第二棱镜平行的面镀有增透膜；第一、第二棱镜及板条状晶体所镀的增透膜的膜系均相同。

本发明提出的双棱镜多程传输结构不仅适用于侧边泵浦的板条状激光模块、激光放大模块而且同样适用于板条状非线性晶体，具有更为广泛的应用空间。具体而言，本发明优点在于：

(1)利用棱镜对光束的变换特性，在两个相对放置并具有一定偏移量的棱镜之间实现了多程平行光线的传输。

(2)利用棱镜具有抗失调高稳定性的特点，使得这种相对放置并具有一定偏移量的棱镜对具有很强的抗失调能力，保证光线多程平行传输的稳定性。

(3)该装置结构简单、便于维护，不仅适用于板条状激光介质的多程放大而且对于板条状非线性晶体也可有效地增加增益长度，提高转换效率。

(4)该装置提高了板条状激光晶体(或板条状非线性晶体)的利用率，提高了系统的整体效率，并具有较强的抗失调能力。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为离轴棱镜对的位置关系示意图；

图3为本发明装置的第一种实施方案结构示意图；

图4为本发明装置的第二种实施方案结构示意图；

图5(a)、(b)为本发明装置的第三种实施方案的二种光线传输示意图。

具体实施方式

本发明主要基于直角棱镜对入射光线产生180度反射的变换特性，利用两个对称放置的离轴直角棱镜，通过改变两个直角棱镜离轴的偏移量，来控制光线在两直角棱镜之间传输的次数，实现多程平行光线的传输。由于直角棱镜具有抗失调的优良特性，因此该装置的机械结构更加的简单。下面结合附图和实例对发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的新型的双棱镜多程传输装置包括第一棱镜1、第二棱镜2和板条状晶体3。

第一、第二棱镜1、2均可以是等腰直角棱镜、或Porro prism(保罗棱镜)，或顶角为90°的角锥棱镜。第一棱镜1和第二棱镜2相对离轴放置。第一、第二棱镜1、2的材料可以是采用石英材料也可以采用其他光学材料，其斜面镀有增透膜，对在内传输光线高增透，以减少该面对光线的损耗。

第一、第二棱镜1、2相对且离轴放置，其位置关系如图2所示，第一棱镜1的斜面A₁B₁C₁D₁和第2棱镜的斜面A₂B₂C₂D₂相对且平行放置，两个棱镜的顶点具有沿y方向d距离的偏移。

第一、第二棱镜1、2可以为相同或不同类型的棱镜，二者的几何尺寸也可以相同或不同，但二者所镀的增透膜的膜系应相同。

板条状晶体3是板条状激光晶体或板条状非线性晶体，与直角棱镜1和2平行的面镀有增透膜，对在内部传输的光线高增透，平行放置在第一、第二棱镜1、2之间。

该装置的工作原理是，第一、第二棱镜1、2相对放置并且两个棱镜的顶点具有偏移量d，由于偏移量d的存在，使得垂直棱镜2斜面入射的平行光线，经棱镜2本身对光线的180度内部反射实现平移，出射后穿越板条状激光晶体(或板条状非线性晶体)3，进入到直角棱镜1中传输，进入到直角棱镜1中的光线，被平移后反射输出，再次穿越板条状激光晶体(或板条状非线性晶体)3，回到直角棱镜2中，由于偏移量d的存在，光线并非沿着原光路返回，而是被平移到了空间另一位置继续水平传输。如此不断循环，最终从棱镜对的一端输出。该结构实现两个棱镜对之间多程传输的光线相互平行，且多次穿越板条状激光晶体(或板条状非线性晶体)。

当第一、第二棱镜1、2的斜边长度相等(均为L)时，0<d<L，本发明装置具有较好的光束可控性。光线在棱镜对多程传输装置中传输的特性，受到直角棱镜(或角锥棱镜)1和2斜边L与离轴偏移量d的影响，具体实施方案如图3～5所示。

如图3所示，直角棱镜(或角锥棱镜)1和2的斜边L与离轴偏移量d满足 $\frac{L}{2n}=d(n=\mathrm{1,2,3}...)$ 的关系，此时光线从棱镜对的某一方入射(如下方入射)，经过多次传输后，将从棱镜对的另一方出射(上方)。

如图4所示，直角棱镜(或角锥棱镜)1和2的斜边L与离轴偏移量d满足 $\frac{L}{2n+1}=d(n=0,\mathrm{1,2,3}...)$ 的关系，此时从光线棱镜对的某一方(如下方)入射后，经过多次传输后，将从棱镜对的同侧(下方)出射。

如图5所示，直角棱镜(或角锥棱镜)1和2的斜边L与离轴偏移量d满足 $\frac{L}{2n+1}<d<\frac{L}{2n}(n=\mathrm{1,2,3}...)$ 的关系，此时从光线棱镜对的某一方(如下方)入射后，经过多次传输后，如图5(a)所示，某些区域的光线将从棱镜的另一侧出射、某些区域的光线将从棱镜对的同侧(下方)出射，如图5(b)所示。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1、一种双棱镜多程传输装置，其特征在于：它包括一、第二棱镜(1、2)和板条状晶体(3)；

第一、第二棱镜(1、2)为等腰直角棱镜、保罗棱镜、或者顶角为90°的角锥棱镜，第一、第二棱镜(1、2)的斜面镀有增透膜；两者相对离轴放置；

板条状晶体(3)为板条状激光晶体或板条状非线性晶体，平行放置在第一、第二棱镜(1、2)之间，板条状晶体(3)与第一、第二棱镜(1、2)平行的面镀有增透膜；

第一、第二棱镜(1、2)及板条状晶体(3)所镀的增透膜的膜系均相同。

2、根据权利要求1所述的双棱镜多程传输装置，其特征在于：第一、第二棱镜(1、2)的斜边长度相等，设为L，第一、第二棱镜(1、2)的顶点之间的偏移量记为d，d与L之间的关系满足下式要求：

0<d<L。

3、根据权利要求2所述的双棱镜多程传输装置，其特征在于：第一、第二棱镜(1、2)的顶点之间的偏移量d与L之间的关系满足下式要求：

$\frac{L}{2n}=d,$ 其中，n＝1，2，3...。

4、根据权利要求2所述的双棱镜多程传输装置，其特征在于：第一、第二棱镜(1、2)的顶点之间的偏移量d与L之间的关系满足下式要求：

$\frac{L}{2n+1}=d,$ 其中，n＝0，1，2，3...。

5、根据权利要求2所述的双棱镜多程传输装置，其特征在于：第一、第二棱镜(1、2)的顶点之间的偏移量d与L之间的关系满足下式要求：

$\frac{L}{2n+1}<d<\frac{L}{2n},$ 其中，n＝1，2，3...。

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