CN103094822A - 带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是定向棱镜(M1)为谐振腔全反射镜，带准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜，属于激光技术领域。目的是解决现有技术定向棱镜谐振腔，因输出镜抗失调能力差导致谐振腔不稳定。带准直定向棱镜组合镜抗失调能力强，它为谐振腔输出镜，解决了现有技术定向棱镜谐振腔不稳定性。带准直定向棱镜组合镜，有两种实施方式。实施方式1为：双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)所组成。实施方式2为：类似望远镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)所组成。主要用于所有大功率激光器定向棱镜谐振腔。
Description
技术领域
本发明涉及一种带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，属于激光技术领域。
背景技术
程勇等，定向棱镜谐振腔的特性研究，中国激光，2000年，Vol.A27，No.6，537～540。
前苏联等国家采用直角棱镜为谐振腔全反射镜，平面镜或球面镜为谐振腔输出镜。定向棱镜抗失调能力强，将空间任何角度入射光沿原方向返回。而平面镜或球面镜抗失调能力差，腔镜失调角允许误差限制在分、秒数量级，此种谐振腔稳定性得到一定程度的改善，但输出镜抗失调能力差导致此种谐振腔不稳定性始终没有得到根本解决，激光输出不稳定。
程勇等，免调试固体激光器的研究，激光技术，1999年，No1.23，No.2，68～70。
定向棱镜为谐振腔全反射镜，激光棒的一端直接镀透反膜为谐振腔输出镜，构成固体激光器免调试谐振腔。当定向棱镜角顶位于激光棒轴线时，在±22°范围内任意转动定向棱镜，激光输出能量稳定，能量变化范围不超过2％。当定向棱镜角顶离开光轴D/4(D为激光棒直径)时，在±20°变化范围内输出能量变化不超过5％。固体激光器免调试谐振腔，能改善光束质量，谐振腔抗失调能力强、稳定性高，激光输出稳定。但它只能应用于固体激光器，其它激光器不能应用，其它激光器谐振腔不稳定性没有得到解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其目的是解决现有技术定向棱镜谐振腔，因谐振腔输出镜抗失调能力差，导致定向棱镜谐振腔不稳定的问题。
现有技术定向棱镜谐振腔，因谐振腔输出镜抗失调能力差，导致定向棱镜谐振腔不稳定。若能解决谐振腔输出镜抗失调能力差，就能解决定向棱镜谐振腔不稳定的问题。带准直定向棱镜组合镜抗失调能力强，如果带准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜，从根本上解决了现有技术定向棱镜谐振腔不稳定的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为提供一种带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是定向棱镜(M1)为谐振腔全反射镜，带准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜。
本发明的带准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜，有两种技术实施方式。技术实施方式1为：双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)所构成。技术实施方式2为：类似望远镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)所构成。
带准直定向棱镜组合镜抗失调能力强，因它由两个定向棱镜(M2、M3)所构成，保留了定向棱镜抗失调能力强的特点。定向棱镜将空间任何角度入射光线沿原方向返回，抗失调能力强。另外，组合镜各个镜之间均采取粘接技术，形成牢固整体结构，使组合镜抗失调能力强。带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，解决了现有技术定向棱镜谐振腔，因输出镜抗失调能力差导致谐振腔不稳定的问题。带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，能应用于所有大功率激光器定向棱镜谐振腔，使谐振腔稳定，并且克服了固体激光器免调试谐振腔只能应用于固体激光的缺点。
附图说明
下面结合附图对本发明的二种实施方式作进一步说明。
图1示双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔。
图2示类似望远镜准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔。
具体实施方式
实施方式1为：
图1所示双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔。定向棱镜(M1)为谐振腔全反射镜，双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜。双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)所组成。定向棱镜(M2)镀透反膜，起部分透射部分反射作用，在组合镜内侧。部分定向棱镜(M3)镀反膜，起全反射作用，在定向棱镜(M2)外侧，并且与定向棱镜(M2)方向相反。由几何光学折射定律公式：
式中i1为定向棱镜(M2)反射面光的入射角，n1为该面镀膜介质折射率。i2为定向棱镜(M2)透射折射面光的折射角，n2为该面镀膜介质拆射率。为了使定向棱镜(M2)透射出的光更多的经部分定向棱镜(M3)实现全反射，要求折射角i2小于入射角i1，即i2＜i1，sini2＜sini1，由(1)式得
此式成立的条件是：n2＞n1。因此，定向棱镜(M2)透射出的光更多的经部分定向棱镜(M3)实现全反射的条件是i2<i1，n2>n1，并且
成立。双凹薄透镜(M4)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在定向棱镜(M2)角顶右侧。双凹薄透镜(M4)像焦点在透镜光轴线上右侧，输入为会聚光束时，双凹薄透镜才能实现准直，会聚光束经透镜后变成平行于光轴的平行光束。部分定向棱镜(M3)全反射的光有一部分通过光轴变成发散光束，不能实现准直，双凹薄透镜(M4)位于会聚光束占绝对优势位置时准直效果最佳。此种技术方案输出光束质量欠佳，不如技术实施2，但体积小，便于实施，抗失调能力比实施2强。另外，定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)各个镜之间采取粘接技术，使组合镜形成牢固整体结构，以提高抗失调能力。
实施方式2为：
图2所示类似望远镜准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔。定向棱镜(M1)为谐振腔全反射镜，类似望远镜准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜。类似望远镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)所组成。定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)，位置及作用关系同实施方式1，在此从略。短聚焦镜(M4)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在定向棱镜(M2)角顶右侧。长焦距透镜(M5)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在短聚焦镜(M4)右侧，长焦距透镜(M5)焦点在透镜光轴线上左侧，并且与短聚焦镜(M4)焦点重合。二焦点重合的光可认为点光源。由几何光学，点光源发射出的光经长焦距透镜(M5)透射后变为平行于光轴的平行光，输出光束质量好。但体积大，抗失调能力不如实施方式1。定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)各个镜之间采取粘接技术，使组合镜形成牢固整体结构，以提高抗失调能力。
Claims (4)
1.本发明公开了一种带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是定向棱镜(M1)为谐振腔全反射镜，带准直定向棱镜组合镜为谐振腔输出镜。
2.按照权利要求1所述带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是双凹薄透镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)组成，定向棱镜(M2)镀透反膜，起部分反射部分透射作用，在组合镜内侧，部分定向棱镜(M3)镀反膜，起全反射作用，在定向棱镜(M2)外侧，与定向棱镜(M2)方向相反，双凹薄透镜(M4)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在定向棱镜(M2)角顶右侧，双凹薄透镜(M4)像焦点在透镜光轴线上右侧，输入为会聚光束时双凹薄透镜能实现准直作用，并且定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、双凹薄透镜(M4)各个镜之间采取粘接技术，使组合镜形成牢固整体结构。
3.按照权利要求1所述带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是类似望远镜准直定向棱镜组合镜，由定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)所构成，定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)位置及作用关系同权利要求2，短聚焦镜(M4)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在定向棱镜(M2)角顶右侧，长焦距透镜(M5)在部分定向棱镜(M3)内侧，又在短聚焦镜(M4)右侧，长焦距透镜(M5)像焦点在透镜光轴线上左侧，并且与短聚焦镜(M4)焦点重合，长焦距透镜(M5)才能实现准直作用，定向棱镜(M2)、部分定向棱镜(M3)、短聚焦镜(M4)、长焦距透镜(M5)各个镜之间采取粘接技术，使组合镜形成牢固整体结构。
4.按照权利要求1所述带准直定向棱镜组合镜为输出镜的定向棱镜谐振腔，其特征是带准直定向棱镜组合镜之中定向棱镜(M2)，折射面镀膜介质折射率n2大于反射面镀膜介质折射率n1，即n2＞n1，要求折射角i2小于入射角i1，即i2＜i1，并且满足公式关系
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| US6901102B1 (en) * | 2000-02-22 | 2005-05-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Self-compensating laser resonator |
| CN101017953A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-15 | 石景林 | 高功率大能量低阶模输出的激光谐振腔 |
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