一种用于操控微粒子的模式可控激光笔的制作方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及激光器，尤其是涉及一种用于操控微粒子的模式可控激光笔。【
背景技术：
】[0002]激光技术是20世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。激光具备单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等优点，其主要应用在工业、医疗、商业、科研、信息和军事等六大领域。[0003]随着激光器的发展及对激光应用更深入的研宄，研宄人员在实验中观察到多种横模花斑，并从理论上通过求解近轴波动方程<+μ|ψ(")=〇,在三种坐标下得到了三种对应的完备解系。在直角坐标系下得到厄米尔特-高斯（HG)光束；在圆坐标系下得到拉盖尔-高斯（LG)光束；在椭圆坐标系下得到因斯-高斯（IG)光束。椭圆坐标系下的第三种完整解一一IG光束拥有比其它两种光束更为丰富的横向光场分布和灵活多样性，通过选择适当的椭圆率因子可以实现LG光束、IG光束与HG光束之间的相互转化。因此，生成IG光束的激光器具有非常广阔的应用前景。[0004]研宄实现可控IG激光模式输出的激光器有多种。2004年，德国雷根斯堡大学科石开人员([1]U.T.Schwarz,etal.ObservationofInce-Gaussianmodesinstableresonators.Opt.Lett.29(16):1870-1872(2004))通过轻微打破谐振腔的对称性，首次在激光二极管泵浦的Nd:YV04固体激光器中直接产生高质量的高阶IG模式，此研宄在吸收光功率为300mW时获得了20mW的激光输出，光-光转换效率不到7%，效率较低。2011年，M.Woerdeman等人（[2]MikeWoerdemann,etal.OpticalassemblyofmicroparticlesintohighlyorderedstructuresusingInce-Gaussianbeams.AppI·Phys.Lett.98,111101(2011))利用激光光束通过全息技术制备的空间光调制器(SLM)产生了不同模式的IG光束，虽然此研宄可以实现不同IG模式激光光束输出，但是其不仅效率低下、结构复杂，并且成本昂贵。2013年，南非Kwazulu-Natal大学的研宄人员([3]SandileNgcobo,etal.Adigitallaserforon-demandlasermodes.Nat.Commun.4:2289(2013))利用数字全息技术制备的纯相位反射型的空间光调制器形成一个可擦除的全息后腔镜替代传统激光器中的后腔镜实现了模式可控的数字激光器，此研宄在吸收泵浦光功率为23.5W下获得12.5mW的激光输出，光学转换效率不到千分之一。此外，空间光调制器（SLM)的损伤阈值低，不适合高功率激光运行，另外，空间光调制器（SLM)的分辨率不高，并不能完全满足各种不同激光模式的输出。2013年，J.Dong等人（[4]J.Dong，etal.GenerationofInce-Gaussianbeamsinhighlyefficient,nanosecondCr,Nd:YAGmicrochiplasers.LaserPhys.Lett.10(7)(2013))通过调节激光二极管泵浦光入射到Cr,NchYAG微片的角度，首次在Cr,NchYAG自调Q微片激光器中直接产生高阶IG模式脉冲激光光束输出，此研宄不仅结构简单，而且单脉冲峰值功率高达2kW，光学转换效率更是高达25%。【
发明内容】[0005]本发明的目的在于提供一种用于操控微粒子的模式可控激光笔。[0006]本发明设有泵浦源、微透镜、第一透镜、第二透镜、激光工作物质层、输出耦合镜、倍频晶体；[0007]所述泵浦源、微透镜、第一透镜、第二透镜、激光工作物质层、输出耦合镜、倍频晶体从前至后依次排列于同一光轴上。[0008]所述泵浦源可采用对应波长的高亮度单管二极管。所述泵浦源可采用808nm半导体激光二极管。[0009]所述激光工作物质层可选用多种用于生成IG激光模式的工作物质，比如：Cr,Nd:YAG双掺晶体、Nd:YV04/Cr4+:YAG复合晶体或Nd:GdV04/Cr4+:YAG复合晶体等。[0010]所述Cr,NchYAG双掺晶体后表面可镀1064nm高反膜和808nm增透膜，前表面可镀1064nm增透膜及808nm高反膜。[0011]本发明具有以下特点：[0012]1、可采用多种实现模式可控的操作方法。[0013]2、本发明采用灵活多变的结构，可随时拆卸、组装。[0014]3、用于控制模式的操作手段丰富多样，本发明的控制模式有：[0015]第一种是打破腔体的对称性，通过改变倾斜的角度实现模式可控。[0016]第二种是通过改变泵浦光斑的大小实现模式可控。改变泵浦光斑的大小可以有多种方法。比如：改变泵浦源到透镜组的距离、改变透镜组之间的距离、改变透镜组到工作物质的距离、改变透镜组的焦距。[0017]第三种是通过改变泵浦功率的大小实现模式可控。[0018]4、本发明整体构造可设置为五段式，可以以内部螺纹结构拼接而成。[0019]第一段放置泵浦光源和微透镜等结构，得到所需泵浦光；第二、三段放置透镜组，对泵浦光进行准直、聚焦；第四段放置激光工作物质层及输出耦合镜，得到多种横模激光光束并通过耦合镜输出；若需要用可见光展示，本发明可在第五段放置倍频晶体，生成可见光。[0020]5、直接产生可控IG模式的激光输出。[0021]6、使用高亮度的单管激光二极管作为泵浦源，其亮度高，体积小，使得成品小型化、集成化和实用化。[0022]7、激光器工作器件可按需求搭配。比如：选择不同的工作介质，搭配焦距不同的透镜组，选择反射率不同的输出耦合镜，选择是否加入倍频晶体。[0023]8、激光器谐振腔体结构可按需求选择。[0024]9、所得激光方向性好、亮度高、脉宽窄、峰值功率高；模式可控的激光器做成激光笔外观精美小巧；发明成品使用方便、操作简单；发明成品使用的光学元件少，生产成本低。【附图说明】[0025]图1为单管二极管端面泵浦双端镀膜的Cr，Nd:YAG双掺晶体用于本发明微片结构中获得模式可控的激光输出实验装置图。[0026]图2为本发明的整体构造图。[0027]图3为本发明第四段不同谐振腔体结构内部示意图。[0028]图4为当前第1页1 2