专利名称：一种宽稳定区柱对称偏振光激光器的制作方法
技术领域：
本发明一种宽稳定区柱对称偏振光激光器，属光电子领域。本激光器可以 在较宽的泵浦范围内稳定输出柱对称偏振光激光，可应用于激光加工方面。
背景技术：
柱对称偏振激光分为两种， 一种是径向偏振激光(
图1)，另一种是切向偏
振激光(图2)，图上箭头方向为激光电矢量方向。
在光泵浦激光增益介质Nd:YAG的过程中，增益介质除输出激光能量外， 不可避免地会产生热量，对于棒状增益介质来说，通常采用外围通水冷却的方 案对其进行冷却。这种泵浦及冷却结构导致了在增益介质的截面上温度呈梯度 分布，使得径向偏振光和切向偏振光产生两个不同的聚焦点，这就是Nd:YAG 增益介质的热致双折射效应。光学谐振腔内径向偏振光或切向偏振光如单独运 转，激光器则输出径向偏振激光或切向偏振激光。
根据国外大量研究结果表明在激光切割和钻孔方面，柱对称偏振光比其 它偏振光，如线偏振光和圆偏振光，具有更好的加工效果。目前，圆偏振激光 通常用于激光切割，而径向偏振激光的切割效果是圆偏振激光的两倍；对于激 光钻孔来说，在某些特定情况下，切向偏振激光有最佳的加工效果。
以色列人Inon Moshe等以半导体侧面泵浦Nd:YAG增益介质，通过在腔内 插入衍射小孔，在半对称腔和对称腔两种谐振腔结构上都实现了径向偏振光或 切向偏振光独立运转。但是，这两种腔结构激光器的工作区域都位于谐振腔(DO-D 曲线(aO为增益介质基模半径，D为光焦度)稳定区的边界，激光器在该区域 工作范围极小且不稳定，泵浦功率只要有微小的变化就可能导致输出的柱对称偏振激光模式产生变化。图3为半对称腔结构柱对称偏振激光器的工作区域， 图4对称腔结构柱对称偏振激光器的工作区域。
发明内容
本发明的目的在于改进以色列人Inon Moshe的谐振腔设计，提出一种实现 柱对称偏振光激光在较宽范围内稳定运转方案，其谐振腔包括激光增益介质 Nd:YAG晶体、谐振腔镜以及柱对称偏振光选模小孔，其特征在于在前述激光 增益介质的任意一侧插入一个望远镜光学镜组，或在前述激光增益介质的两侧 对称位置分别插入一个望远镜光学镜组。
传统谐振腔内插入望远镜光学镜组用于扩大增益介质TEM(K)基模体积，其 腔内径向偏振光和切向偏振光都工作于稳定区。而本发明宽稳定区柱对称偏振 光激光器只工作于特定的泵浦功率范围，利用望远镜光学镜组扩大一种偏振光 的模体积并工作于稳定区，而使另一种偏振光处于非稳定区并通过衍射小孔抑 制该偏振光运转，从而在较宽的泵浦功率范围内稳定输出柱对称偏振光激光。 本发明可以在谐振腔内激光增益介质任意一侧插入一个望远镜光学镜组，谐振 腔结构如图5， coO-D曲线如图7所示；或者在谐振腔内增益介质两恻对称地各 插入一个望远镜光学镜组，并与谐振腔镜组成对称腔结构，谐振腔结构如图6， 0-D曲线如图8所示。
本发明谐振腔区别于以色列人Inon Moshe的优点在于可以在较宽的泵浦 范围内稳定地输出柱对称偏振光激光。示意图；图3为半对称腔柱对称偏振激光工作区域coO-D曲线图；图4为对称腔 柱对称偏振激光工作区域coO-D曲线图；图5为单望远镜镜组柱对称偏振激光器 谐振腔结构图；图6为双望远镜镜组柱对称偏振激光器谐振腔结构图；图7为 单望远镜镜组柱对称偏振激光器工作区域coO-D曲线图；图8为双望远镜镜组柱 对称偏振激光器工作区域coO-D曲线图；。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
图5为单望远镜镜组柱对称偏振激光器谐振腔结构图，腔镜5、腔镜6位于 Nd:YAG增益介质7的两恻，在腔镜5和Nd:YAG增益介质7之间插入一个望远 镜镜组8，衍射小孔9位于谐振腔内靠近腔镜6的位置，通过衍射小孔9的选模 可以在一定
图6为双望远镜镜组柱对称偏振激光器谐振腔结构图，腔镜5、腔镜6以及 两个望远镜镜组8对称地位于Nd:YAG增益介质7的两恻，通过谐振腔内靠近 腔镜6衍射小孔9的选模，可以在一定泵浦范围内稳定地输出柱对称偏振光激 光。
权利要求
1. 一种宽稳定区柱对称偏振光激光器，其谐振腔包括激光增益介质Nd:YAG晶体、谐振腔镜以及柱对称偏振光选模小孔，其特征在于在前述激光增益介质的任意一侧插入一个望远镜光学镜组，或在前述激光增益介质的两侧对称位置分别插入一个望远镜光学镜组。
全文摘要
一种宽稳定区柱对称偏振光激光器，可应用于激光加工方面，属光电子领域。该激光器谐振腔包括激光增益介质Nd:YAG晶体、谐振腔镜以及柱对称偏振光选模小孔，在前述激光增益介质的任意一侧插入一个望远镜光学镜组，或在前述激光增益介质的两侧对称位置分别插入一个望远镜光学镜组。本激光器在较宽的泵浦范围内稳定输出柱对称偏振光激光。
文档编号H01S3/05GK101465511SQ20071014405
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者斐 史, 康治军, 戴殊韬, 李锦辉, 林季鹏, 林文雄, 雄 江, 文 翁, 许灿华, 晖 郑, 黄见洪 申请人:中国科学院福建物质结构研究所