一种折叠腔及激光器的制造方法
【专利摘要】本发明适用于激光【技术领域】，提供了一种折叠腔，包括第一端镜和第二端镜，在第一端镜和第二端镜之间设有至少一个像散补偿单元，像散补偿单元包括以布儒斯特角放置的激光工作物质及位于布儒斯特面两侧的第一曲面镜和第二曲面镜；第一、第二曲面镜与各自相对的布儒斯特面之间的轴上距离为：高斯光束入射第一曲面镜和第二曲面镜的入射角满足：第一端镜和第二端镜位于束腰位置或者距离束腰Lj+位置，fj+为第一端镜或第二端镜的焦距，本发明提供的折叠腔可补偿三臂像散，进而提升激光器的性能，该折叠腔的设计方案对激光器性能的改进具有较大意义。
【专利说明】一种折叠腔及激光器
【技术领域】
[0001] 本发明属于激光【技术领域】，特别涉及一种折叠腔及激光器。
【背景技术】
[0002] 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，谐振腔设计 是当前激光器研究的热点与难点之一。一般地，激光器谐振腔的腔型广泛采用折叠腔。因 为它能够实现腔内多个位置聚焦，减小色散以及激光器的体积。在折叠腔中，光束斜入射到 曲面镜，将产生像散，像散将严重降低激光器的性能，导致激光输出的横模光斑光束质量变 差等。因此，设计激光器谐振腔时，如何补偿像散是一项重要的工作。
[0003] 现有技术存在几种像散补偿的方法。其中一种是在紧聚焦情况下，对折叠腔的其 中一个端臂进行像散补偿，利用像散补偿的解析式可以进行像散补偿，但是这个解析表达 式是一个近似表达式，不能够完全补偿像散，只能应用于紧聚焦腔型的折叠腔，对很多腔型 不适用，而且只能对折叠腔的一个端臂进行补偿。另一种方法是利用ABCD定律的数值计 算方法、传播变换圆法来对折叠腔的像散进行补偿，但是利用这些方法也都只是对折叠腔 的一个端臂进行补偿。另外，基于ABCD定律的数值计算方法也用来对称三角环形腔的一个 臂，对称矩形环形腔的两个臂，和对称入射非平面折叠腔进行像散补偿，但是这些补偿只是 针对一些特殊的腔型进行补偿。
[0004] 最近，有研究者提出一种基于高斯光束传播变换理论进行折叠腔像散补偿方法， 并对折叠腔的两个端臂同时进行了像散补偿。但也只是补偿了其中两个端臂，折叠腔中间 一臂的像散并没有获得补偿。如果激光晶体、频率变换晶体等一些重要光学器件放置于中 间臂时，像散将会降低激光器的性能。总之，虽然激光器像散补偿研究已获得长足的进展， 但目前仍缺少一种三臂的像散能够同时获得补偿的激光器平面折叠腔。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种折叠腔，旨在同时补偿三臂像散，提高激光器的性能。
[0006] 本发明是这样实现的，一种折叠腔，包括作为折叠腔的两端臂的第一端镜和第二 端镜，在所述第一端镜和第二端镜之间的光路上设有至少一个像散补偿单元，所述像散补 偿单元包括：
[0007] 激光工作物质，高斯光束入射所述激光工作物质表面的入射角为布儒斯特角，所 述表面即布儒斯特面；
[0008] 所述像散补偿单元还包括：
[0009] 位于所述布儒斯特面两侧的第一曲面镜和第二曲面镜，所述第一曲面镜位于所述 激光工作物质和第一端镜之间，用于将高斯光束在第一端镜和激光工作物质之间进行反 射；所述第二曲面镜位于激光工作物质和第二端镜之间，用于将高斯光束在第二端镜和激 光工作物质之间进行反射；
[0023] 上述公式中，j = 1，2,代表高斯光束的两个传输方向。
【权利要求】
1. 一种折叠腔，包括作为折叠腔的两端臂的第一端镜和第二端镜，其特征在于，在所述 第一端镜和第二端镜之间的光路上设有至少一个像散补偿单元，所述像散补偿单元包括： 激光工作物质，高斯光束入射所述激光工作物质表面的入射角为布儒斯特角，所述表 面即布儒斯特面； 所述像散补偿单元还包括： 位于所述布儒斯特面两侧的第一曲面镜和第二曲面镜，所述第一曲面镜位于所述激光 工作物质和第一端镜之间，用于将高斯光束在第一端镜和激光工作物质之间进行反射；所 述第二曲面镜位于激光工作物质和第二端镜之间，用于将高斯光束在第二端镜和激光工作 物质之间进行反射； 所述第一曲面镜和第二曲面镜与各自相对的布儒斯特面之间的光轴上距离为：
上述公式中，j = 1，2,代表高斯光束的两个传输方向。
2. 如权利要求1所述的折叠腔，其特征在于，在所述第一端镜和第二端镜之间还设有 若干个平面反射镜。
3. 如权利要求1所述的折叠腔，其特征在于，所述激光工作物质为入射角为布儒斯特 角的激光增益介质。
4. 如权利要求1所述的折叠腔，其特征在于，所述折叠腔包括一个所述像散补偿单元， 或包括两个以上沿光传输方向依次串联的像散补偿单元。
5. 如权利要求1所述的折叠腔，其特征在于，所述第一端镜和第二端镜均为平面镜或 均为曲面镜，或者分别为平面镜和曲面镜。
6. -种折叠腔，包括作为折叠腔的两端臂的第一端镜和第二端镜，其特征在于，在所述 第一端镜和第二端镜之间的光路上设有至少一个像散补偿单元，所述像散补偿单元包括： 布儒斯特元件，高斯光束入射所述布儒斯特元件表面的入射角为布儒斯特角，所述表 面即布儒斯特面； 所述像散补偿单元还包括： 位于所述布儒斯特面两侧的第一曲面镜和第二曲面镜，所述第一曲面镜位于所述布儒 斯特元件和第一端镜之间，用于将高斯光束在第一端镜和布儒斯特元件之间进行反射；所 述第二曲面镜位于布儒斯特元件和第二端镜之间，用于将高斯光束在第二端镜和布儒斯特 元件之间进行反射； 所述像散补偿单元还包括激光增益介质，设置于所述第一曲面镜和第一端镜之间，或 者设置于所述第二曲面镜和第二端镜之间； 所述第一曲面镜和第二曲面镜与各自相对的布儒斯特面之间的光轴上距离为：
上述公式中，j = 1，2,代表高斯光束的两个传输方向。
7. 如权利要求6所述的折叠腔，其特征在于，在所述第一端镜和第二端镜之间还设有 若干个平面反射镜。
8. 如权利要求6所述的折叠腔，其特征在于，所述布儒斯特元件采用光学非线性频率 变换器件、可饱和吸收体或者光学平板。
9. 如权利要求6所述的折叠腔，其特征在于，所述折叠腔包括一个所述像散补偿单元， 或者包括两个以上沿光传输方向依次串联的像散补偿单元。
10. -种激光器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的折叠腔。
【文档编号】H01S3/16GK104112974SQ201410357381
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】文侨, 梁宗森, 梁国文, 李冀, 牛憨笨 申请人:深圳大学