CN103326224A - 一种径向偏振光束激光器 - Google Patents

一种径向偏振光束激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN103326224A
CN103326224A CN2013102452545A CN201310245254A CN103326224A CN 103326224 A CN103326224 A CN 103326224A CN 2013102452545 A CN2013102452545 A CN 2013102452545A CN 201310245254 A CN201310245254 A CN 201310245254A CN 103326224 A CN103326224 A CN 103326224A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
radial
light beam
polarized light
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102452545A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103326224B (zh
Inventor
孙彪
顾春
陈国梁
周勇
梅理
王安廷
许立新
明海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201310245254.5A priority Critical patent/CN103326224B/zh
Publication of CN103326224A publication Critical patent/CN103326224A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103326224B publication Critical patent/CN103326224B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开一种径向偏振光束激光器，包括：输出腔镜（101）、泵浦源（102）和增益介质（103）以及对称偏振选择组件（104）；所述的输出腔镜是对于激光器发射的光波为部分反射部分透射的镜面，其将激光器产生的激光一部分耦合输出，另一部分光反射回激光器维持激光谐振；所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁；本发明其结构包括用于为激光器谐振提供能量的泵浦源和增益介质和对称偏振选择组件；其中对称偏振选择组件由筒状的偏振模和反射镜以及锥形反射器。能够通过对称偏振选择组件实现对光束的柱对称式的起偏，从而实现径向偏振激光光束输出。本发明的结构明晰，稳定性高且能够实现高功率输出。

Description

一种径向偏振光束激光器
技术领域
本发明涉及激光器的技术领域，特别涉及一种径向偏振光束激光器，其为基于对称偏振选择实现的径向偏振光束激光器。
背景技术
径向偏振态是一种有别于普通偏振特性的特殊偏振态，其电场围绕光束中心辐条形对称分布，如图3所示。径向偏振光束的特殊偏振分布特性使得它在很多领域都有特殊的优势，如激光光镊，激光加工，近场光学，高密度光存储。
目前国内外报道的径向偏振光束产生器大多是被动转换的形式，个别主动形式的径向偏振光束激光器也是基于高价格的微结构金属光栅或空间相位调制器，结构实现难度高且成本高昂，在实现高能量输出时也受到一定的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：为了克服背景技术中所述缺陷，本发明提供一种结构简单且成本较低便于实现高功率输出的径向偏振光束激光器。本发明是利用锥形反射器和筒状偏振膜对称起偏的方式实现的径向偏振光束激光器。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种径向偏振光束激光器，包括：输出腔镜、泵浦源和增益介质以及对称偏振选择组件；
所述的输出腔镜是对于激光器发射的光波为部分反射部分透射的镜面，其将激光器产生的激光一部分耦合输出，另一部分光反射回激光器维持激光谐振；
所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁；
所述增益介质能够在泵浦源激励实现能级跃迁产生激光；
所述的对称偏振选择组件由筒状的偏振模和反射镜以及锥形反射器构成，选择所需的径向偏振光。
进一步的，筒状偏振膜和反射镜以同心圆环的形式组装，偏振膜在反射镜的内侧，锥形反射器位于筒状偏振膜和反射镜的围绕的圆心；其在圆周的不同方向选择光的偏振方向并组合成为径向偏振光。
进一步的，所述的筒状偏振膜的起偏方向与锥形反射器的中轴线平行。
进一步的，所述的筒状反射镜内壁能够反射激光。
进一步的，所述的锥形反射器是锥角为45度锥面抛光镀膜的反射器件，平行于其中轴线的光线被反射后出射方向与其底面平行，平行于其底面的光线反射后出射方向与中轴线平行。
进一步的，所述的偏振膜选择异于所述的起偏方向，垂直于锥形反射器的中轴线或者组合式设计起偏方向，实现异于径向偏振光的其他特殊偏振光束，选择角向偏振光束或混合偏振光束。
进一步的，所述的组合式设计起偏方向，筒状偏振膜在圆周上每处的偏振方向根据需求分块进行调整和设计其起偏方向。
进一步的，所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁，其实现形式为灯泵浦，激光泵浦或电泵浦。
进一步的，所述增益介质能够在泵浦源激励实现能级跃迁产生激光，其实现形式为半导体、晶体、掺杂玻璃、原子气体、分子气体、离子气体或染料分子。
本发明的原理在于：
一种径向偏振光束激光器，其结构包括：输出腔镜、泵浦源和增益介质以及对称偏振选择组件；所述的输出腔镜是对于激光器发射的光波为部分反射部分透射的镜面。其功用在于将激光器产生的激光一部分耦合输出，另一部分光反射回激光器维持激光谐振。所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁。其实现形式有多种，常见的有灯泵浦，激光泵浦和电泵浦等。所述增益介质能够在泵浦源激励实现能级跃迁产生激光，其实现形式有多种，常见的有He-Ne混合气体、红宝石、染料分子等。所述的对称偏振选择组件由筒状的偏振模和反射镜以及锥形反射器构成，其能够在圆周的不同方向选择光的偏振方向并组合成为径向偏振光。所述筒状偏振膜的起偏方向与锥形反射器的中轴线平行，筒状反射镜其特征是内壁可以反射激光，筒状偏振膜和反射镜以同心圆环的形式组装，偏振膜在反射镜的内侧；所述的锥形反射器是锥角为45度锥面抛光镀膜的反射器件，安装在筒状偏振膜和反射镜的围绕的圆心。由增益介质产生的激光平行于锥形反射器中轴线入射，在锥形反射器锥面的圆对称位置上发生反射，出射方向与锥形反射器底面平行并辐射状射向筒状偏振膜；激光经过筒状偏振膜起偏后，偏振方向一致都平行于锥形反射器的中轴线。激光经筒状反射镜反射后再次透过筒状偏振膜偏振方向保持不变，汇聚射向锥形反射器，由于锥形反射器的圆对称性，经过反射后激光的偏振变为径向偏振。出射方向与锥形反射器中轴线平行所述的筒状偏振膜也可以选择异于所述的起偏方向，同一偏振方向或者组合式设计偏振方向，可以实现异于径向偏振光的其他特殊偏振光束，例如筒状偏振膜的起偏方向与锥形反射器的中轴线垂直可以获得角向偏振光束输出。所述的组合式设计起偏方向，筒状偏振膜在圆周上每处的偏振方向可以不一致，可以根据输出需求进行分块调整和设计其起偏方向。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1）、本发明利用具有对称结构的偏振选择组件实现径向偏振激光输出，其结构简单，原理清晰，造价较低，容易实现。
2）、本发明利用高损伤阈值的元件，较易实现高功率激光输出。
3）、本发明引入额外的调Q、锁模元件也可以实现脉冲激光输出。
附图说明
图1为本发明径向偏振光束激光器示意图；
图2为本发明对称偏振选择组件示意图；
图3为径向偏振光束的偏振分布，其中箭头标识为偏振方向。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明具体实施方式。
如图1所示：径向偏振光束激光器，包括：输出腔镜101，泵浦源102，增益介质103和对称偏振选择组件104。直线箭头标识激光的传播方向和路径。
所述的输出腔镜101为部分反射部分透射的平面镜，其反射率（透射率）可以根据激光器输出要求进行镀膜设计（1%-99%），用于将产生的径向偏振激光部分耦合输出，部分返回激光腔内维持激光器谐振。
所述的泵浦源102为激光器提供能量将增益介质103激发跃迁形成激光。所述泵浦源可以有多种实现形式，例如灯泵浦，激光泵浦和点泵浦等。由于本发明在于输出具有对称分布的径向偏振光束，所以利用环绕增益介质的泵浦源102形式有利于激光器实现。同理，具有柱状对称的增益介质103也有利于激光器的实现，除此之外柱对称波导结构的本征模式与径向偏振光束相匹配。
所述的对称偏振选择组件103是本发明的关键点，如图2所示，对称偏振选择组件103由锥形反射器201、筒状偏振膜202和筒状反射镜组成。其中锥形反射器201的锥角为45度，能将增益介质103产生的平行于z轴入射的激光反射成在x-y面内以锥形反射器201中轴线为中心辐射状出射的激光；反之，也能将x-y面内入射在其锥面上的激光反射成平行于z轴。从锥形反射器201辐射状出射的激光经过起偏方向都平行于z轴的筒状偏振膜202后偏振方向都平行于z轴，如图2中黑色箭头标识，经过筒状反射镜203反射后再次通过筒状偏振膜202偏振方向保持不变，再次经过锥形反射器201反射为沿z轴径向偏振激光，如图2中黑色箭头标识，经过增益介质103放大后透过输出腔镜101将部分能量输出，剩余能量反射维持激光器谐振。
本发明的创新之处在于：设计了独特的对称偏振选择组件，在激光器腔内进行偏振选择，实现输出为径向偏振光束的激光器。其结构简单，原理明晰，造价较低，且较易实现高功率输出。
另外在本发明基础上可以引入额外的半导体可饱和吸收体、染料分子薄片等调Q和锁模元件能够实现脉冲激光输出。
另外在本发明的基础上，可以对对称偏振选择元件中的筒状偏振膜的偏振方向进行调整，以输出异于径向偏振光束的其他特殊偏振光束。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应当理解，在不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、替换及改造。此外，不意味着本发明的范围限于说明书中描述的工艺、设备、制造、以及物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域技术人员从本发明的公开内容将很容易意识到那些现在存在的或以后发现的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其与这里描述的根据本发明相应实施例所使用的完成基本上相同的功能或达到基本上相同的结果。因此，期望所附的权利要求将这样的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。

Claims (9)

1.一种径向偏振光束激光器，其特征在于，包括：输出腔镜（101）、泵浦源（102）和增益介质（103）以及对称偏振选择组件（104）；
所述的输出腔镜是对于激光器发射的光波为部分反射部分透射的镜面，其将激光器产生的激光一部分耦合输出，另一部分光反射回激光器维持激光谐振；
所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁；
所述增益介质能够在泵浦源激励实现能级跃迁产生激光；
所述的对称偏振选择组件由筒状的偏振模和反射镜以及锥形反射器构成，选择所需的径向偏振光。
2.根据权利要求1所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，筒状偏振膜和反射镜以同心圆环的形式组装，偏振膜在反射镜的内侧，锥形反射器位于筒状偏振膜和反射镜的围绕的圆心；其在圆周的不同方向选择光的偏振方向并组合成为径向偏振光。
3.根据权利要求2所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的筒状偏振膜的起偏方向与锥形反射器的中轴线平行。
4.根据权利要求2所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的筒状反射镜内壁能够反射激光。
5.根据权利要求2所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的锥形反射器是锥角为45度锥面抛光镀膜的反射器件，平行于其中轴线的光线被反射后出射方向与其底面平行，平行于其底面的光线反射后出射方向与中轴线平行。
6.根据权利要求2所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的偏振膜选择异于所述的起偏方向，垂直于锥形反射器的中轴线或者组合式设计起偏方向，实现异于径向偏振光的其他特殊偏振光束，选择角向偏振光束或混合偏振光束。
7.根据权利要求6所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的组合式设计起偏方向，筒状偏振膜在圆周上每处的偏振方向根据需求分块进行调整和设计其起偏方向。
8.根据权利要求1所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述的泵浦源是为激光器增益介质提供能量，激发增益介质向高能级跃迁，其实现形式为灯泵浦，激光泵浦或电泵浦。
9.根据权利要求1所述的一种径向偏振光束激光器，其特征在于，所述增益介质能够在泵浦源激励实现能级跃迁产生激光，其实现形式为半导体、晶体、掺杂玻璃、原子气体、分子气体、离子气体或染料分子。
CN201310245254.5A 2013-06-19 2013-06-19 一种径向偏振光束激光器 Active CN103326224B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310245254.5A CN103326224B (zh) 2013-06-19 2013-06-19 一种径向偏振光束激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310245254.5A CN103326224B (zh) 2013-06-19 2013-06-19 一种径向偏振光束激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103326224A true CN103326224A (zh) 2013-09-25
CN103326224B CN103326224B (zh) 2016-02-03

Family

ID=49194834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310245254.5A Active CN103326224B (zh) 2013-06-19 2013-06-19 一种径向偏振光束激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103326224B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887695A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于圆锥形单轴晶体输出径向偏振光束的激光器
CN104300348A (zh) * 2014-09-23 2015-01-21 武汉博问光电有限公司 一种用于选择角向偏振的内锥w形组合镜结构
CN104317063A (zh) * 2014-09-23 2015-01-28 华中科技大学 一种用于选择角向偏振的w形组合镜结构
CN104577680A (zh) * 2013-10-16 2015-04-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 轴锥体、光学谐振腔及激光器
CN107591669A (zh) * 2017-09-20 2018-01-16 长春理工大学 采用倒置梯形棱镜反射的激光器
CN105393415B (zh) * 2013-11-22 2018-12-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 径向偏振薄片激光器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359622A (en) * 1993-03-30 1994-10-25 Trw Inc. Radial polarization laser resonator
CN101552425A (zh) * 2009-05-13 2009-10-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 输出径向偏振光束的激光器
CN203339467U (zh) * 2013-06-19 2013-12-11 中国科学技术大学 一种径向偏振光束激光器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359622A (en) * 1993-03-30 1994-10-25 Trw Inc. Radial polarization laser resonator
CN101552425A (zh) * 2009-05-13 2009-10-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 输出径向偏振光束的激光器
CN203339467U (zh) * 2013-06-19 2013-12-11 中国科学技术大学 一种径向偏振光束激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. SHOHAM ET AL.: "Production of radially and azimuthally polarized polychromatic beams", 《OPTICS LETTERS》 *
MASAMORI ENDO: "Azimuthally polarized 1 kW CO2 laser with a triple-axicon retroreflector optical resonator", 《OPTICS LETTERS》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104577680A (zh) * 2013-10-16 2015-04-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 轴锥体、光学谐振腔及激光器
CN104577680B (zh) * 2013-10-16 2018-10-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 轴锥体、光学谐振腔及激光器
CN105393415B (zh) * 2013-11-22 2018-12-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 径向偏振薄片激光器
CN103887695A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于圆锥形单轴晶体输出径向偏振光束的激光器
CN103887695B (zh) * 2014-03-21 2017-04-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于圆锥形单轴晶体输出径向偏振光束的激光器
CN104300348A (zh) * 2014-09-23 2015-01-21 武汉博问光电有限公司 一种用于选择角向偏振的内锥w形组合镜结构
CN104317063A (zh) * 2014-09-23 2015-01-28 华中科技大学 一种用于选择角向偏振的w形组合镜结构
CN107591669A (zh) * 2017-09-20 2018-01-16 长春理工大学 采用倒置梯形棱镜反射的激光器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103326224B (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103326224A (zh) 一种径向偏振光束激光器
CN102544999B (zh) 基于少模光纤光栅的全光纤轴对称偏振光束激光器及产生方法
US5359622A (en) Radial polarization laser resonator
CN107681426B (zh) 一种偏振连续可调的柱对称矢量光固体激光器
CN102629102A (zh) 相干双色光源装置及相干双色光的生成方法
KR20160019887A (ko) 모드-제어형 레이저 시스템
CN203339467U (zh) 一种径向偏振光束激光器
JP2018056148A (ja) レーザモジュールおよびレーザ加工装置
CN102891431A (zh) 一种可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器
CN105811231A (zh) 一种体布拉格光栅大能量皮秒激光器
JP4734642B2 (ja) 円筒対称偏光レーザー共振器
CN113904208B (zh) 一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统及其产生方法
CN114784606A (zh) 拉盖尔高斯光束产生装置及方法
CN113608359B (zh) 一种模式可调的腔内涡旋光束生成装置
CN103887695A (zh) 基于圆锥形单轴晶体输出径向偏振光束的激光器
CN109659803B (zh) 一种高偏振纯度可调偏振方向的旋转对称偏振空心激光器
CN103887696A (zh) 输出切向偏振光束的激光器
CN104752945A (zh) 一种短腔被动锁模激光器
CN107516813B (zh) 一种角锥式多冲程泵浦碟片激光器
CN104577680A (zh) 轴锥体、光学谐振腔及激光器
WO2020155573A1 (zh) 高峰值功率低频被动锁模超快激光器
CN114498272A (zh) 一种中红外矢量涡旋光发生装置及方法
Zhan Complex Optical Fields: Fundamentals and Applications
CN113725711B (zh) 一种基于双涡旋波片的光学涡旋光纤激光器
TW202002437A (zh) 螺旋相位調制共振腔渦旋雷射光產生器及渦旋雷射光的產生方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant