[发明专利]一种折叠腔及激光器

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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：

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：

Lj=Lej2+z02n2]]>

其中，L_ej代表高斯光束在激光工作物质中自束腰到布儒斯特面的传播距离；

n为激光工作物质的折射率；

z₀为瑞利长度，ω₀为高斯光束在激光工作物质中束腰半径的大小，λ为高斯光束在真空中的波长；

高斯光束入射到所述第一曲面镜和第二曲面镜的入射角满足：