CN102570258A - 激光器谐振腔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光器谐振腔，该激光器谐振腔包括第一端镜、第二端镜以及转折镜组。所述第一端镜和第二端镜之间组成谐振光路，所述谐振光路经过所述转折镜组。所述转折镜组包括至少两个转折镜，其中至少一个转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点。所述激光器谐振腔具有结构简单、微型化、稳定性和可靠性高的优点。

Description

激光器谐振腔

【技术领域】

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种激光器谐振腔。

【背景技术】

近几年，随着工业加工应用的激光器不断开发，简单的基频激光器已经远远不能满足种类繁多的材料加工的应用。随着绿光及紫外激光器的研发成功，已经逐渐有相应的激光切割、激光打标以及其它激光精细加工设备相继问世。

在现有的激光器中为了增加激光的出射能量，通常将激光器谐振腔做长腔型或折叠型谐振腔，而为了减小激光器的体积，通常将激光器谐振腔做成M型等对称结构设计。然而长腔或对称结构的激光器谐振腔不可避免的要额外增加多个折射镜(转折镜)和/或反射镜，有时候一个谐振腔内的折射镜和/或反射镜数量可以达到数十个，这样反而不利于激光器体积的减小，而且造成了激光器的稳定性和可靠性降低。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是提供一种结构简单、微型化、高稳定性和高可靠性的激光器谐振腔。

本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：

提供一种激光器谐振腔，包括第一端镜、第二端镜以及转折镜组，所述第一端镜和第二端镜之间组成谐振光路，所述谐振光路经过所述转折镜组所述转折镜组包括至少两个转折镜，其中至少一个转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点。

根据本发明的一个优选实施例，所述激光器谐振腔进一步包括激光晶体，所述激光晶体设置在所述谐振光路中，且临近所述第一端镜设置。

根据本发明的一个优选实施例，所述转折镜组包括一个第一转折镜和一个第二转折镜，其中所述第一转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点，所述第二转折镜的反射面具有与第一转折镜的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。

根据本发明的一个优选实施例，谐振光路经过所述第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

根据本发明的一个优选实施例，所述转折镜组包括两个第一转折镜和一个第二转折镜，其中所述两个第一转折镜的反射面分别具有一个谐振光路反射点，所述第二转折镜的反射面具有与所述两个第一转折镜的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。

根据本发明的一个优选实施例，谐振光路经过所述两个第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

根据本发明的一个优选实施例，所述转折镜组包括一个第一转折镜和两个第二转折镜，其中所述第一转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点，所述两个第二转折镜的反射面分别具有一个与所述第一转折镜的两个谐振光路反射点对应的谐振光路反射点。

根据本发明的一个优选实施例，谐振光路经过所述第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的两个第二转折镜的谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

根据本发明的一个优选实施例，所述两个第二转折镜分别相对所述第一端镜成对称设置。

根据本发明的一个优选实施例，所述两个第二转折镜均设置在所述第一端镜同一侧。

相较于现有技术，本发明通过合理的设计光路和反射镜的结构，将谐振腔中的多个反射镜，特别是位置相似、功能相似的转折镜做到了合二为一，甚至合三为一，或者将更多的转折镜合为一个，从而降低谐振腔的结构复杂度，大大减小所述谐振腔的体积，有利于激光器的小型化、微型化发展，也可以大大提高激光器的稳定性和可靠性。

【附图说明】

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1显示了应用本发明一个优选实施例的激光器谐振腔的结构示意图；

图2显示了应用本发明另一个优选实施例的激光器谐振腔的结构示意图；

图3显示了应用本发明另一个优选实施例的激光器谐振腔的结构示意图；

图4显示了应用本发明另一个优选实施例的激光器谐振腔的结构示意图。

【具体实施方式】

本发明主要是对现今的折叠型激光器的谐振腔进行改进，图1显示了本发明一个优选实施例的激光器谐振腔100的结构示意图。所述激光器谐振腔100包括第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3、第二转折镜4、第二端镜5、第三端镜6。所述第一端镜1、第二端镜5和/或第三端镜6均为反射镜，作为所述激光器谐振腔100的腔镜。所述第一转折镜3、第二转折镜4设置在所述第一端镜1、第二端镜5和第三端镜6构成的激光器谐振腔100内，作为谐振光路转折所用的转折镜，用于改变谐振光路，形成激光器谐振腔100，从而减小所述激光器谐振腔100的体积。

其中，第一转折镜3的反射面具有两个谐振光路反射点，所述第二转折镜4的反射面具有与第一转折镜3的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。谐振光路经过所述第一转折镜3的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜4的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜1和第二端镜5、第三端镜6之间产生谐振。

具体的，谐振光在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3、第二转折镜4、第二端镜5之间形成的光路上反射转折，以及在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3、第二转折镜4、第三端镜6之间形成的光路上反射转折，从而使受激辐射光子在所述光路上多次往返以形成相干的持续振荡，并对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出具有一定的定向性和单色性的激光。实施例中，所述第二转折镜4的角度一般固定的，而所述第一转折镜3是要进行角度调整的，但调整角度不定，需要根据具体设计来调整，此处不做具体限制。

当然，除了上述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3、第二转折镜4、第二端镜5、第三端镜6，激光器谐振腔100还可能包括其他多个光学元件，如调Q晶体(开关)、倍频晶体、偏振片、半波片等多种光学元件，并且对于不同具体结构的谐振腔，包含的其他光学元件有可能不同，无法在图1中一一示出。由于本发明的核心在于对谐振腔的腔镜和转折镜的改进，其他光学元件在此作为省略的公知元件，不再一一列举。但凡本领域的一般技术人员可根据具体的激光器谐振腔增删其他光学元件，在此不做具体限定。

进一步，对于上述的第一端镜1、第一转折镜3、第二转折镜4、第二端镜5、第三端镜6的结构也不做具体限制，可以是平面的反射镜，如图2中第一转折镜3的结构示意图；也可以是凹面镜，如图2中第二转折镜4的结构示意图；当然也可以是凸面镜等类型的反射镜。第一端镜1、第一转折镜3、第二转折镜4、第二端镜5、第三端镜6光学参数的设计重点需要考虑各个元件所在谐振光路，转折镜的反射角度能使光线按设计角度反射到下一镜面，而端镜需要将光线按照原方向反射回去等等。当然，上述仅仅是列举常见的需要考虑的参数设定，对于不同的谐振腔，应该根据实际情况应根据实际谐振腔的结构来设计端镜及折射镜的放置角度及镜面类型，如凹面镜、凸面镜、平面镜等等，从而满足设计需求，在此不再一一列举。

由上述描述可知，本发明的特点在于，通过合理的设计光路和反射镜的结构，将激光器谐振腔100中的反射镜，特别是位置相似、功能相似的转折镜做到了合二为一，甚至合三为一，或者将更多的转折镜合为一个，从而降低激光器谐振腔100的结构复杂度，大大减小所述激光器谐振腔100的体积，有利于激光器的小型化、微型化发展，并提高激光器谐振腔100的稳定性和可靠性高。

当然，在上述激光器谐振腔100中也仅仅是列举了常见的具有两个转折镜3、4的情况，具有更多转折镜的谐振腔，或者仅具有一个转折镜的谐振腔，只要多个谐振光路均经过这个转折镜，均属于本发明的精神，在此不再一一赘述。

特别的，对于一般的谐振腔，其远离激光晶体2的不同谐振光路的端镜，如第二端镜5、第三端镜6要求不一样，所述第二端镜5可能为全反镜，而所述第三端镜6可能为部分反射部分透射镜，二者无法做到完全的统一。

请参阅图2，图2是本发明激光器谐振腔第二实施例的结构示意图。值得注意的是，为了更清楚的表述本发明，图2和图1中相同或相似功能的元件采用了相同的编号，仅在不同元件处采用了新的编号，以示区别，本发明其它的实施方式均采用了此种标注方法，不再一一说明。

图2所示激光器谐振腔200与图1所示的第一实施方式的激光器谐振腔100结构相似，主要区别点在于：第一转折镜3的数量为2个，分别记为第一转折镜31和第一转折镜32。

其中，两个第一转折镜31、32的反射面分别具有一个谐振光路反射点，所述第二转折镜4的反射面具有与所述两个第一转折镜31、32的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。谐振光路经过所述两个第一转折镜31、32的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜4的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜1和第二端镜5、第三端镜6之间产生谐振。

具体的，谐振光在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜31、第二转折镜4、第二端镜5之间形成的光路上反射转折，以及在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜32、第二转折镜4、第三端镜6之间形成的光路上反射转折，从而使受激辐射光子在所述光路上多次往返以形成相干的持续振荡，并对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出具有一定的定向性和单色性的激光。

之所以将第一转折镜3分别设置为第一转折镜31和第一转折镜32，是由于在不同的应用中，不同的光路的光学参数具有一些微小的差异，在分开设置第一转折镜31、32的情况下，可以分别设计、调整第一转折镜31、32的光学参数，从而满足不同的光路需求，达到最理想的状态。

请参阅图3，图3是本发明激光器谐振腔第三实施例的结构示意图。图3所示激光器谐振腔300与图1所示的第一实施方式的激光器谐振腔100结构相似，主要区别点在于：第二转折镜4的数量为2个，分别记为第二转折镜41和第二转折镜42。

其中，所述第一转折镜3的反射面具有两个谐振光路反射点，所述两个第二转折镜41、42的反射面分别具有一个与所述第一转折镜3的两个谐振光路反射点对应的谐振光路反射点。谐振光路经过所述第一转折镜3的两个谐振光路反射点以及对应的两个第二转折镜41、42的谐振光路反射点，从而在所述第一端镜1和第二端镜5、第三端镜6之间产生谐振。

具体的，谢振光在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3、第二转折镜41、第二端镜5之间形成的光路上反射转折，以及在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜32、第二转折镜42、第三端镜6之间形成的光路上反射转折，从而使受激辐射光子在所述光路上多次往返以形成相干的持续振荡，并对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出具有一定的定向性和单色性的激光。

之所以将第二转折镜4分别设置为第二转折镜41和第二转折镜42，是由于在不同的应用中，不同的光路的光学参数具有一些微小的差异，在分开设置第二转折镜41、42的情况下，可以分别设计、调整第二转折镜41、42的光学参数，从而满足不同的光路需求，达到最理想的状态。

图3所示的第二转折镜42、第二端镜5与第二转折镜41、第三端镜6相对于第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3所在的直线镜面对称，并构成类似字母“M”形状，所以激光器谐振腔300也可称为对称式折叠谐振腔，或M型折叠谐振腔。

请参阅图4，图4是本发明激光器谐振腔第四实施例的结构示意图。图4所示激光器谐振腔400与图3所示激光器谐振腔300的组成相似，亦为一个第一转折镜3，两个第二转折镜4，分别为第二转折镜41和第二转折镜42，其主要区别在元件的空间排布上，具体地，第二转折镜41和第二转折镜42均设置在所述第一端镜1、激光晶体2、第一转折镜3所在的直线的同一侧，并构成类似字母“Z”形状。采用此结构的激光器谐振腔400与图3所示的激光器谐振腔300具有相同的光学特性，同时具有图1和图2所示激光器谐振腔100、200紧凑的结构，占据更小的空间，更有利于激光器谐振腔的小型化。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (10)

1.一种激光器谐振腔，包括第一端镜、第二端镜以及转折镜组，所述第一端镜和第二端镜之间组成谐振光路，所述谐振光路经过所述转折镜组，其特征在于：所述转折镜组包括至少两个转折镜，其中至少一个转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点。

2.如权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于：进一步包括激光晶体，所述激光晶体设置在所述谐振光路中，且临近所述第一端镜设置。

3.如权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于：所述转折镜组包括一个第一转折镜和一个第二转折镜，其中所述第一转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点，所述第二转折镜的反射面具有与第一转折镜的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。

4.如权利要求3所述的激光器谐振腔，其特征在于：谐振光路经过所述第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

5.如权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于：所述转折镜组包括两个第一转折镜和一个第二转折镜，其中所述两个第一转折镜的反射面分别具有一个谐振光路反射点，所述第二转折镜的反射面具有与所述两个第一转折镜的两个谐振光路反射点相对应的两个谐振光路反射点。

6.如权利要求5所述的激光器谐振腔，其特征在于：谐振光路经过所述两个第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的第二转折镜的两个谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

7.如权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于：所述转折镜组包括一个第一转折镜和两个第二转折镜，其中所述第一转折镜的反射面具有两个谐振光路反射点，所述两个第二转折镜的反射面分别具有一个与所述第一转折镜的两个谐振光路反射点对应的谐振光路反射点。

8.如权利要求7所述的激光器谐振腔，其特征在于：谐振光路经过所述第一转折镜的两个谐振光路反射点以及对应的两个第二转折镜的谐振光路反射点，从而在所述第一端镜和第二端镜之间产生谐振。

9.如权利要求7所述的激光器谐振腔，其特征在于：所述两个第二转折镜分别相对所述第一端镜成对称设置。

10.如权利要求7所述的激光器谐振腔，其特征在于：所述两个第二转折镜均设置在所述第一端镜同一侧。

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