CN201662920U

CN201662920U - 方形反射镜谐振腔激光横模演示仪

Info

Publication number: CN201662920U
Application number: CN2010201013843U
Authority: CN
Inventors: 邹菊梅
Original assignee: Hangzhou Normal University
Current assignee: Hangzhou Normal University
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-01-21

Abstract

方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，包括产生第一红外激光的半导体泵浦激光器和腔内倍频激光器，泵浦激光器和腔内倍频激光器之间设有聚焦激光的凸透镜；腔内倍频激光器包括能形成第二红外激光的激光晶体和将第二红外激光转化为可见绿色激光的倍频晶体，激光晶体位于凸透镜和倍频晶体之间，激光晶体位于凸透镜的焦点处；激光晶体和倍频晶体靠原子力作用紧密结合在一起、形成光胶晶体，激光晶体的入射端面设有第一镀膜，倍频晶体的出射端面设有第二镀膜，入射端面和出射端面构成腔内倍频激光器的谐振腔。本实用新型具有成本低、结构紧凑、操作简单，方便课堂演示、演示效果好的优点。

Description

方形反射镜谐振腔激光横模演示仪

技术领域

本实用新型涉及激光的横模产生机理及特性的实验演示仪，主要运用于高校光电信息类专业教师讲授激光横模的特性和选择技术时进行的实验演示。

背景技术

激光原理与技术是高等院校光电信息类专业的一门极其重要而具有核心地位的专业课程。其中，激光的纵模和横模产生机理、特性，以及纵模和横模的选择技术是主要的知识点之一。对于激光纵模的实验演示和讨论已经非常成熟，也有相应的实验教学仪器出售。但是，对于横模的产生机理和特性讲授，绝大多数的院校，教师限于理论讲解的形式，而无相应的实验环节，课堂用的激光横模演示仪则更少。原因在于高阶横模的产生一般需要调整谐振腔，导致试验系统复杂，不方便在课堂上进行演示。目前，市面上少有激光横模演示仪出售。激光器谐振腔分为方形反射镜和圆形反射镜两种，它们产生的高阶横模光束截面光强分布特性截然不同。有文献报道过一种基于猫眼腔镜损耗调节的激光横模演示系统，这是一种圆形谐振腔激光器，通过由分立元件组成的猫眼逆向器调整激光器谐振腔损耗比，从而控制激光横模的输出状态。该套装置可以调试出多种高阶横模，结合CCD，能方便的保存光斑图样。但缺点在于分立元件比较多，不方便教师携带到课堂上进行演示。另一方面，He-Ne激光器激光束较细，亮度有限，加之产生高阶横模时，进一步降低了光斑的亮度，坐在后排的学生无法看清光斑的形状。因此，必须结合CCD摄像，通过监视器或电脑显示器来观察各高阶横模的产生情况，即光斑的形状。这明显增加了整套仪器设备的复杂性，给课堂演示带来了不便。市面上还有一种激光模式发生器实验仪，采用光纤激光器输出的808nm激光抽运YAG晶体，产生多种横模输出的1064nm激光。由于1064nm激光不可见，同样必须结合CCD，通过监视器或电脑显示器来观察输出激光的模式特征。以上两种是目前报道和实验室采用较多的激光横模演示系统，均属于圆形反射镜谐振腔激光器，要求结合CCD和监视器或电脑显示器使用，存在成本高，系统复杂，不方便课堂演示的缺点。

发明内容

为克服现有技术的成本高，系统复杂，不方便课堂演示的缺点，本实用新型提供了一种成本低、结构紧凑、操作简单，方便课堂演示、演示效果好的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪。

方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，包括产生第一红外激光的半导体泵浦激光器和腔内倍频激光器，所述的泵浦激光器和腔内倍频激光器之间设有聚焦激光的凸透镜；所述的腔内倍频激光器包括能形成第二红外激光的激光晶体和将第二红外激光转化为可见绿色激光的倍频晶体，所述的激光晶体位于所述的凸透镜和倍频晶体之间，所述的激光晶体位于所述的凸透镜的焦点处；所述的激光晶体和倍频晶体靠原子力作用紧密结合在一起、形成光胶晶体，所述的激光晶体的入射端面设有对第一红外激光高透，对第二红外激光和绿色激光高反的第一镀膜，所述的倍频晶体的出射端面设有对第一和第二红外激光高反，对绿色激光部分透射的第二镀膜，所述的入射端面和出射端面构成腔内倍频激光器的谐振腔。第一红外激光为808nm波长激光，第二红外激光为1064nm波长激光，绿色激光为532nm波长激光。

进一步，所述的泵浦激光器位于所述的凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间。

进一步，所述的腔内倍频激光器安装于一四维调整架上，所述的四维调整架包括安放所述的激光器的第一安装台，所述的第一安装台上设有能推动所述的激光器上下移动的纵向调整机构和推动激光器水平移动的横向调整机构，所述的调整机构为螺母螺杆组合，螺母与所述的激光器固定连接，螺杆与一驱动其转动的旋钮固接。

进一步，所述的四维调整架还包括与所述的第一安装台通过弹簧连接的第二安装台，所述的第一安装台通过一万向节与所述的第二安装台铰接，所述的第二安装台上设有顶推所述的第一安装台、使其以铰接部为支点绕竖直方向转动的第一螺钉，和顶推所述的第一安装台、使其以铰接部为支点绕水平方向转动第二螺钉。

进一步，所述的安装台呈方形，所述的第一和第二旋转螺钉位于同一条对角线的两个端点上，所述的万向节位于另一条对角线的端点上。

进一步，所述的腔内倍频激光器还包括一用于安装所述的光胶晶体的金属圆盘，所述的圆盘上开设有放置所述的光胶晶体的直槽，所述的直槽上设有抵紧所述的光胶晶体、避免其滑落的定位块；所述的光胶晶体和直槽壁及定位块之间均填充有导热膏或导热脂。

进一步，所述的圆盘安装于所述的第一安装台上，所述的圆盘的端面与所述的第一安装台接触，所述的第一安装台和第二安装台均设有允许激光透过的通孔。

本实用新型的技术构思是：半导体泵浦激光器产生的808nm激光经凸透镜聚焦至激光晶体，激发出1064nm波长激光，1064nm波长的激光再经倍频晶体转化为532nm的可见绿色激光输出。该绿色激光束由于亮度较高，光束直径较大，人眼对绿光比较敏感，因此可以将532nm绿色激光束直接照射到教室的墙壁上，进行演示方形反射镜谐振腔激光器高阶横模的输出特性。

通过旋动纵向调整机构的旋钮，即可调节腔内倍频激光器的纵向位置；旋动横向调整机构的旋钮，即可调节腔内倍频激光器的横向位置；旋动第一螺钉，可使激光器绕竖直方向转动；旋动第二螺钉，可使激光器绕水平方向转动，实现激光器的方位调整。若将四维调整架安装在一个一维精密平移台上，则可微调泵浦激光器与腔内倍频激光器间的距离。改变腔内倍频激光器的方位，即改变泵浦激光束对它的泵浦参数，从而产生不同的高阶横模激光束。

本实用新型具有成本低、结构紧凑、操作简单，方便课堂演示、演示效果好的优点。

附图说明

图1是本实用新型的光路图

图2是光胶晶体的示意图

图3是腔内倍频激光器的示意图

图4是本实用新型的结构示意图

图5是四维调整架的正视图

图6是四维调整架的左视图

具体实施方式

参照附图，进一步说明本实用新型：

方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，包括产生第一红外激光的半导体泵浦激光器1和腔内倍频激光器3，所述的泵浦激光器1和腔内倍频激光器之间设有聚焦激光的凸透镜2；所述的腔内倍频激光器包括能形成第二红外激光的激光晶体31和将第二红外激光转化为可见绿色激光的倍频晶体32，所述的激光晶体31位于所述的凸透镜2和倍频晶体32之间，所述的激光晶体31位于所述的凸透镜2的焦点处；所述的激光晶体31和倍频晶体32靠原子力作用紧密结合在一起、形成光胶晶体3，所述的激光晶体31的入射端面设有对第一红外激光高透，对第二红外激光和绿色激光高反的第一镀膜，所述的倍频晶体32的出射端面设有对第一和第二红外激光高反，对绿色激光部分透射的第二镀膜，所述的入射端面和出射端面构成腔内倍频激光器的谐振腔。第一红外激光为808nm波长激光，第二红外激光为1064nm波长激光，绿色激光为532nm波长激光。激光晶体31为Nd:YVO₄，倍频晶体32为KTP。

所述的泵浦激光器1位于所述的凸透镜2的一倍焦距到两倍焦距之间。

所述的腔内倍频激光器安装于一四维调整架上，所述的四维调整架包括安放所述的激光器3的第一安装台41，所述的第一安装台41上设有能推动所述的激光器3上下移动的纵向调整机构和推动激光器水平移动的横向调整机构，所述的调整机构为螺母螺杆组合，螺母与所述的激光器3固定连接，螺杆与一驱动其转动的旋钮411、412固接。

所述的四维调整架还包括与所述的第一安装台41通过弹簧43连接的第二安装台42，所述的第一安装台41通过一万向节44与所述的第二安装台42铰接，所述的第二安装台42上设有顶推所述的第一安装台41、使其以铰接部为支点绕竖直方向转动的第一螺钉421，和顶推所述的第一安装台41、使其以铰接部为支点绕水平方向转动第二螺钉422。

所述的安装台41、42呈方形，所述的第一和第二旋转螺钉421、422位于同一条对角线的两个端点上，所述的万向节44位于另一条对角线的端点上。

所述的倍频晶体32紧贴于所述的激光晶体31的背面、形成光胶晶体；所述的腔内倍频激光器还包括一用于安装所述的光胶晶体的金属圆盘5，所述的圆盘5上开设有放置所述的光胶晶体的直槽51，所述的直槽51上设有抵紧所述的光胶晶体、避免其滑落的定位块52；所述的光胶晶体和直槽壁及定位块52之间均填充有导热膏或导热酯。

所述的圆盘5安装于所述的第一安装台41上，所述的圆盘5的端面与所述的第一安装台41接触，所述的第一安装台41和第二安装台42均设有允许激光透过的通孔45。

本实用新型的技术构思是：泵浦激光器产生的808nm激光经凸透镜聚焦至激光晶体，激光晶体将激光波长转化为1064nm，1064nm波长的激光再经倍频晶体转化为532nm的可见绿色激光输出，即可用于教学演示。

通过旋动纵向调整机构的旋钮，即可调节腔内倍频激光器的纵向位置；旋动横向调整机构的旋钮，即可调节腔内倍频激光器的横向位置；旋动第一螺钉，可使激光器绕竖直方向转动；旋动第二螺钉，可是激光器绕水平方向转动，实现激光器的方位调整，从而改变泵浦参数，激发不同高阶横模激光束的产生。

若需要定量测量其输出高阶横模激光束的参数，可以结合CCD和电脑图像采集，将各种情况的光束截面光强分布图保存在电脑中，供定量分析之用。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：包括产生第一红外激光的半导体泵浦激光器和腔内倍频激光器，所述的泵浦激光器和腔内倍频激光器之间设有聚焦激光的凸透镜；所述的腔内倍频激光器包括能形成第二红外激光的激光晶体和将第二红外激光转化为可见绿色激光的倍频晶体，所述的激光晶体位于所述的凸透镜和倍频晶体之间，所述的激光晶体位于所述的凸透镜的焦点处；所述的激光晶体和倍频晶体靠原子力作用紧密结合在一起、形成光胶晶体，所述的激光晶体的入射端面设有对第一红外激光高透，对第二红外激光和绿色激光高反的第一镀膜，所述的倍频晶体的出射端面设有对第一和第二红外激光高反，对绿色激光部分透射的第二镀膜，所述的入射端面和出射端面构成腔内倍频激光器的谐振腔。

2.如权利要求1所述的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：所述的泵浦激光器位于所述的凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间。

3.如权利要求1或2所述的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：所述的腔内倍频激光器安装于一四维调整架上，所述的四维调整架包括安放所述的激光器的第一安装台，所述的第一安装台上设有能推动所述的激光器上下移动的纵向调整机构和推动激光器水平移动的横向调整机构，所述的调整机构为螺母螺杆组合，螺母与所述的激光器固定连接，螺杆与一驱动其转动的旋钮固接。

4.如权利要求3所述的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：所述的四维调整架还包括与所述的第一安装台通过弹簧连接的第二安装台，所述的第一安装台通过一万向节与所述的第二安装台铰接，所述的第二安装台上设有顶推所述的第一安装台、使其以铰接部为支点绕竖直方向转动的第一螺钉，和顶推所述的第一安装台、使其以铰接部为支点绕水平方向转动第二螺钉。

5.如权利要求4所述的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：所述的倍频晶体紧贴于所述的激光晶体的背面、形成光胶晶体；所述的腔内倍频激光器还包括一用于安装所述的光胶晶体的金属圆盘，所述的圆盘上开设有放置所述的光胶晶体的直槽，所述的直槽上设有抵紧所述的光胶晶体、避免其滑落的定位块；所述的光胶晶体和直槽壁及定位块之间均填充有导热膏或导热脂。

6.如权利要求5所述的方形反射镜谐振腔激光横模演示仪，其特征在于：所述的圆盘安装于所述的第一安装台上，所述的圆盘的端面与所述的第一安装台接触，所述的第一安装台和第二安装台均设有允许激光透过的通孔。