CN103094823A - 一种基于受抑全反射的准分子激光功率振荡器谐振腔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种准分子激光功率振荡器谐振腔，包括45°底角的等腰梯形棱镜、压电陶瓷、第一等腰直角棱镜、第二等腰直角棱镜、放大腔，第一、第二等腰直角棱镜斜面朝向放大腔，等腰梯形棱镜底边与第一等腰直角棱镜直角边平行紧靠放置，压电陶瓷的位移量由精密位移控制器的输出电压控制，可以实现纳米级的调节。在压电陶瓷的作用下等腰梯形棱镜底边与第一等腰直角棱镜直角边之间的空气厚度d可调，空气d决定了入射光与出射光的耦合率。该谐振腔结构耦合率的变化不需要更换耦合镜，腔长短，能够有效提取放大器能量。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其是能用于注入锁定技术的准分子激光功率振荡器谐振腔。
背景技术
波长为λ的光波从光密介质射向光疏介质(n2＜n1)，如图1所示，当光波入射角ф1大于临界角时，光波在界面会发生全反射，但此时光波并不是直接完全反射回介质1中，而是在介质2中进入大概一个波长的深度，并沿着界面方向传播波长量级长度后重新返回介质1中，在介质1中光波方向与反射光相同，在介质2中传播的光波被称为倏逝波，倏逝波在介质2中的振幅随着传播长度z的增加而迅速下降，通常定义倏逝波振幅减到两介质界面(z＝0)位置处1/e的深度为穿透深度。介质1与介质3为同种介质，其折射率n1大于介质2折射率n2，两介质之间为空气。当两介质距离d在波长量级时，倏逝波能够进入介质3中以ф2角继续传播，通过控制两种介质的距离d可以控制进入介质3的能量比例，这种现象被称为受抑全内反射效应(Frustrated totalinternal reflection，简称FTIR)。受抑全内反射效应可用在光学耦合上，通过改变距离的大小来控制透过率的改变。
准分子激光目前仍然是大规模半导体集成电路光刻设备的主要光源。双腔结构被引入以解决单腔结构在窄线宽和大功率不能兼顾的矛盾，具体做法是通过主振荡腔产生窄线宽低能量的种子光，种子光注入放大腔进行放大，从而产生窄线宽、大能量的光源。
准激光器放电腔增益区横截面积小，增益持续时间短，需要放大腔内光路尽量的短。对于另外一种四镜环形腔(如图3所示)，种子光在环形腔中传播一周只能得到单次放大，提取效率不高。另外由于在环形腔中对耦合镜要求严格，存在一个最佳耦合率，实验中需要不断更换耦合镜来获得最优参数，操作复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种准分子激光功率振荡器谐振腔，该谐振腔结构控制耦合率的变化不需要更换耦合镜，腔长短，能够有效提取放大器能量。
本发明提供的一种准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，它包括等腰梯形棱镜、第一等腰直角棱镜、压电陶瓷、放大腔和第二等腰直角棱镜；第一等腰直角棱镜、第二等腰直角棱镜斜面朝向放大腔，等腰梯形棱镜底边与第一等腰直角棱镜直角边平行放置压电陶瓷安装在等腰梯形棱镜的顶边上；
在压电陶瓷的作用下，等腰梯形棱镜底边与第一等腰直角棱镜直角边之间的距离即空气厚度d可调。
本发明提供的一种准分子激光功率振荡器谐振腔包括45°底角的等腰梯形棱镜、压电陶瓷、第一等腰直角棱镜、第二等腰直角棱镜和放大腔，压电陶瓷的位移量由精密位移控制器的输出电压控制，可以实现纳米级的调节。在压电陶瓷的作用下等腰梯形棱镜底边与第一等腰直角棱镜直角边之间的空气厚度d可调，空气厚度d决定了入射光与出射光的耦合率。该谐振腔结构耦合率的变化不需要更换耦合镜，腔长短，能够有效提取放大器能量。
附图说明
图1是受抑全反射原理图。
图2为现有的四镜环形腔结构示意图。
图3为是个本发明实例提供的基于受抑全反射原理的棱镜环形腔结构示意图。
图4是介质材料为CaF2时透过率随归一化间隔d/λ的变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图4所示，本发明提供的准分子激光功率振荡器谐振腔包括45°底角的等腰梯形棱镜5、第一等腰直角棱镜6、压电陶瓷7、放大腔8和第二等腰直角棱镜9。第一等腰直角棱镜6、第二等腰直角棱镜9斜面朝向放大腔8，等腰梯形棱镜5底边与第一等腰直角棱镜6直角边平行放置，两者之间的距离等于d，压电陶瓷7安装在等腰梯形棱镜5的顶边上，压电陶瓷7的位移量由可以采用精密位移控制器的输出电压控制，在压电陶瓷7的作用下等腰梯形棱镜5底边与第一等腰直角棱镜6直角边之间的空气厚度d可调，空气厚度d决定了入射光与出射光的耦合率。
在再生放大(或称之为注入锁定放大)过程中，种子光由主振荡器4产生，种子光垂直入射等腰梯形棱镜5直角边后耦合进第一等腰直角棱镜6中，在第一等腰直角棱镜6中经过一次全反射后进入放大腔8中放大，垂直入射第二等腰直角棱镜9，在第二等腰直角棱镜9中经过两次全反射后垂直出射，再次经过放大腔8，垂直入射第一等腰直角棱镜6，此时一部分耦合进等腰梯形棱镜5输出，一部分反射，继续上述过程，反复在放大器中振荡。当种子光的入射角φ1＝π/4，上层介质1为CaF2，下层介质2为空气，得到耦合率随归一化间隔d/λ的变化如图4所示，λ表示种子光的波长，空气厚度d与出射光的耦合率成反比，因此可以直接通过精密位移控制器的输出电压控制压电陶瓷的纳米级位移，从而获得最佳的耦合率。
所述的等腰梯形棱镜底角优选为45°，顶角优选为135°，材料优选为氟化钙或熔融石英。第一等腰直角棱镜6、第二等腰直角棱镜9的材料优选为氟化钙或熔融石英。所述的空气厚度d取值范围优选为0.2λ～0.6λ。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，它包括等腰梯形棱镜(5)、第一等腰直角棱镜(6)、压电陶瓷(7)、放大腔(8)和第二等腰直角棱镜(9)；第一等腰直角棱镜(6)、第二等腰直角棱镜(9)斜面朝向放大腔(8)，等腰梯形棱镜(5)底边与第一等腰直角棱镜(6)直角边平行放置压电陶瓷(7)安装在等腰梯形棱镜(5)的顶边上；
在压电陶瓷(7)的作用下，等腰梯形棱镜(5)底边与第一等腰直角棱镜(6)直角边之间的距离即空气厚度d可调。
2.根据权利要求1所述的准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，所述的等腰梯形棱镜(5)底角为45°，顶角为135°。
3.根据权利要求1所述的准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，所述的等腰梯形棱镜(5)的材料为氟化钙或熔融石英。
4.根据权利要求1至3中任一所述的准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，第一等腰直角棱镜(6)的材料为氟化钙或熔融石英。
5.根据权利要求4所述的准分子激光功率振荡器谐振腔，其特征在于，第二等腰直角棱镜(9)的材料为氟化钙或熔融石英。
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|---|---|
| CN (1) | CN103094823A (zh) |
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