CN105514777A - 一种折叠腔激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种折叠腔激光器，涉及激光技术领域。所述折叠腔激光器将半径为r的圆周5等分，在5等分点上分别设置一个半反射镜以及四个全反射镜，其中，光路终点的全反射镜可调节角度，其余半反射镜和全反射镜均固定。调整时只需要调整光路终点的全反射镜即可，避免了复杂的调整过程。并且，通过此种几何设计，能够有效的提高谐振腔的压缩效率，便于激光器的维护，激光器也较稳定。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种折叠腔激光器。
背景技术
谐振腔是固态激光器的重要组成部分，激光器的模式特性、光束质量、稳定性和输出功率等在很大程度上取决于激光谐振腔设计。因此，谐振腔是激光器的核心，谐振腔的设计是当前激光器研究的热点和难点之一。
目前现有的折叠腔激光器的谐振腔一般为V型腔、Z型腔、U型腔或M型腔。传统的折叠腔设计存在以下缺陷：(1)折叠效率不高，要达到高的折叠效率，需要要增加反射镜的数量，增加成本，同时会引入曲面反射镜，使腔内光束产生色散；(2)器件安装和光路调试过程中需要调节镜片的的安装方位，从而增加了调试难度；(3)由于各个镜片所属模块属于可调模块，增加了激光器的不稳定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种折叠腔激光器，用以解决现有技术中折叠效率不高、调试难度大以及激光器不稳定的问题。
一种折叠腔激光器，包括分别设置在一圆周等分点上的一个半反射镜以及至少两个全反射镜，光依次在所述半反射镜以及全反射镜之间传播，所述半反射镜垂直于所述半反射镜与处于所述半反射镜光路上的下一个全反射镜的连线，位于光路终点的全反射镜角度可调节，且垂直于所述位于光路终点的全反射镜与处于所述位于光路终点的全反射镜光路上的上一个全反射镜的连线，其余半反射镜和全反射镜固定。
优选地，所述激光器还包括位于所述半反射镜和处于所述半反射镜光路上的下一个全反射镜之间的泵浦源和增益介质。
优选地，所述泵浦源为大功率激光器，所述增益介质为Nd：YAG和Nd：YLF。
优选地，所述全反射镜的数量为两个。
优选地，所述全反射镜的数量为四个。
优选地，所述位于光路终点的全反射镜上附有锁模器件。
优选地，所述锁模器件为半导体饱和吸收体、石墨烯、碳纳米管。
本发明实施例中一种折叠腔激光器，将半径为r的圆周5等分，在5等分点上分别设置一个半反射镜以及四个全反射镜，其中，光路终点的全反射镜可调节角度，其余半反射镜和全反射镜均固定。调整时只需要调整光路终点的全反射镜即可，避免了复杂的调整过程。并且，通过此种几何设计，能够有效的提高谐振腔的压缩效率，便于激光器的维护，激光器也较稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种折叠腔激光器的俯视图；
图2为本发明第二实施例提供的一种折叠腔激光器的俯视图；
图3为本发明第三实施例提供的一种折叠腔激光器的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，为第一实施例中提供的一种折叠腔激光器的俯视图，该折叠腔激光器主要包括第一半反射镜100、第一全反射镜101、第二全反射镜102、第三全反射镜103、第四全反射镜104、第一泵浦源105和第一增益介质106。所述第一半反射镜100、第一全反射镜101、第二全反射镜102、第三全反射镜103、第四全反射镜104分别置于半径为r的圆的五等分点上，其中所述第一全反射镜101、第二全反射镜102和第四全反射镜104垂直于对应的半径，所述第一半反射镜100垂直于所述第一半反射镜100和第二全反射镜102的连线，所述第三全反射镜103垂直于所述第一全反射镜101和第三全反射镜103的连接线。为了避免光路在腔内相交，入射光线应在垂直于平面方向上存在微小的角度，但对平面内光路无影响。这样，光路在谐振腔内的平面传输路线将严格按照如图1中实线所示的路线进行。对应圆的半径为r时，光在谐振腔内的光程可以根据几何原理计算出来，如图1所示的光路，光程为7.6r。进而形成星型的腔内激光谐振。为了实现增益，所述第一泵浦源105和第一增益介质106均位于所述第一半反射镜100和第二全反射镜102之间，也可根据设计要求而定所述第一泵浦源105的位置。
在搭建激光器时，只要根据如图1所示的圆周，即可完成相应折叠腔的搭建，按照要求放置所述第一半反射镜100、第一全反射镜101、第二全反射镜102和第四全反射镜104，最后调整所述第三全反射镜103，使其垂直于所述第一全反射镜101反射的光线即可，操作方便简单易行，避免了复杂的调整过程。其次，倘若光路中出现光路偏转问题，可以排除所述第一半反射镜100、第一全反射镜101、第二全反射镜102和第四全反射镜104，只需要调整所述第三全反射镜103即可。同时，通过此种几何设计，能够有效的提高谐振腔的压缩效率，便于激光器的维护。
在本实施例中，所述第一半反射镜100、第一全反射镜101、第二全反射镜102、第三全反射镜103和第四全反射镜104均采用平面镜，可以实现稳定有效的激光谐振腔。所述第一泵浦源105和第一增益介质106，目前泵浦源多采用高功率激光器，增益介质多为Nd：YAG和Nd：YLF。所述第一增益介质106从所述第一泵浦源105获得激励能量，实现光放大，光在谐振腔内多次振荡，放大，实现高能量、高光束质量的激光器输出。
参照图2，为第二实施例提供的一种折叠腔激光器的俯视图，该V型折叠腔包括第二半反射镜200、第五全反射镜201、第二全反射镜202、第二泵浦源203和第二增益介质204。其结构和第一实施例类似，在此不做赘述。
参照图3，为第三实施例提供的一种折叠腔激光器的俯视图，该折叠腔包括第三半反射镜300、第七全反射镜301、第八全反射镜302、第九全反射镜303、第十全反射镜304、第三泵浦源305和第三增益介质306，其结构与第一实施例类似，在此不做赘述。该折叠腔还包括锁模器件307，目前的锁模器件包括半导体饱和吸收体、石墨烯、碳纳米管，可以将上述材料附在所述第九全反射镜303上，作为可饱和吸收体，对激光器进行锁模，得到短脉冲甚至是超短脉冲输出。在以上实现的锁模激光器中，脉冲的重复频率与谐振腔长满足的关系为其中，f为重频，c为光速，n为折射率，L为腔长，由此可知，要获得几兆赫兹的脉冲光，对应的腔长达到几米长。
综上所述，本发明实施例中一种折叠腔激光器，将半径为r的圆周5等分，在5等分点上分别设置一个半反射镜以及四个全反射镜，其中，光路终点的全反射镜可调节角度，其余半反射镜和全反射镜均固定。调整时只需要调整光路终点的全反射镜即可，避免了复杂的调整过程。并且，通过此种几何设计，能够有效的提高谐振腔的压缩效率，便于激光器的维护，激光器也较稳定。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种折叠腔激光器，其特征在于，包括分别设置在一圆周等分点上的一个半反射镜以及至少两个全反射镜，光依次在所述半反射镜以及全反射镜之间传播，所述半反射镜垂直于所述半反射镜与处于所述半反射镜光路上的下一个全反射镜的连线，位于光路终点的全反射镜角度可调节，且垂直于所述位于光路终点的全反射镜与处于所述位于光路终点的全反射镜光路上的上一个全反射镜的连线，其余半反射镜和全反射镜固定。
2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括位于所述半反射镜和处于所述半反射镜光路上的下一个全反射镜之间的泵浦源和增益介质。
3.如权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述泵浦源为大功率激光器，所述增益介质为Nd:YAG和Nd:YLF。
4.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述全反射镜的数量为两个。
5.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述全反射镜的数量为四个。
6.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述位于光路终点的全反射镜上附有锁模器件。
7.如权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述锁模器件为半导体饱和吸收体、石墨烯、碳纳米管。
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