[发明专利]一种矢量光场输出激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学技术，特别涉及一种矢量光场输出激光器。

背景技术

激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。目前常见激光产生装置有气体激光器、固体激光器、染料激光器、半导体激光器。固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为固体激光器基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。固体激光器在激光加工、光电检测、光学显微、光学微操纵、光信息存储、光谱技术、激光测量、光纤通讯、激光制导、激光医学、光通信等领域中有广泛的用途。

在先技术中，存在一种固体激光器，参见已经授权美国专利，美国专利名称：Solid-state laser，专利号：US8165182B2，授权时间：2012年4月24日，发明人：Adolf Giesen等人。该光泵浦固体激光器具有相当的优点，但是，仍然存在一些本质不足：1）系统采用基于反射式部件的固态增益结构，同时包含有基于反射镜补偿模块，使得系统对制备工艺要求很高，制备激光器的工序复杂、难度大；2）激光器系统在反射式补偿模块设置在两反射镜内，所有器件相互位置和方位设置要求高，并且导致整个系统结构复杂，装调难度大，可靠性降低，限制了光源使用范围和应用灵活性；3）此激光器在本质上无法实现纵向偏振态光场输出。

发明内容

本发明是针对现有光泵浦固体激光器存在的问题，提出了一种矢量光场输出激光器，结构简单、便于构建、可靠性高、灵活性强、应用范围广、可实现纵向偏振态光场输出、光束质量高。

本发明的技术方案为：一种矢量光场输出激光器，包括圆锥面光场回返元件、反射镜、机械调节部件、泵浦源，圆锥面光场回返元件为轴对称棱镜结构，前端为顶端圆锥曲面，后端为垂直于对称轴的顶端平面，在圆锥曲面和顶端平面之间为圆环形圆锥曲面，圆锥面光场回返元件沿着对称轴方向的切面剖物面为轴对称五边形，圆锥面光场回返元件的顶端圆锥曲面顶端朝向反射镜，圆锥面光场回返元件对称轴垂直于反射镜上的激光反射膜，反射镜和圆锥面光场回返元件构成激光谐振腔，顶端圆锥曲面与对称轴的夹角为激光工作波长的布鲁斯特角，泵浦源出射光束照射在圆锥面光场回返元件上，反射镜与机械调节部件相连接。

所述圆锥面光场回返元件的材料采用掺钕钇铝石榴石、氟化钇锂、自激活激光晶体、可调谐激光晶体中的一种。

所述反射镜上的激光反射膜在激光工作波长处的反射率大于98%。

所述泵浦源为非相干光源、半导体激光器、气体激光器、固态激光器、激光二极管中的一种。

本发明的有益效果在于：本发明矢量光场输出激光器，基于固体激光器工作原理，结合圆锥面光学作用和布鲁斯特角的偏振选择特性，激光谐振腔由反射镜和圆锥面光场回返元件构成；圆锥面光场回返元件为固态激光增益介质的轴对称棱镜结构，本发明装置制作工艺简单、结构简洁、便于构建； 本发明中圆锥面光场回返元件的顶端圆锥曲面朝向反射镜，圆锥面光场回返元件对称轴垂直于反射镜的激光反射膜，顶端圆锥曲面与对称轴的夹角为激光工作波长的布鲁斯特角，实现激光谐振腔内径向偏振矢量光束产生，平行光轴光场在圆环形圆锥曲面发生反射，圆锥面光场回返元件既是谐振腔反射镜又是激光工作介质，具有可靠性高、灵活性强、应用范围广等特点；本发明在光泵浦下，圆锥面光场回返元件产生受激辐射，圆锥光场回返元件的顶端平面处可实现纵向偏振态光场输出。

附图说明

图1为本发明矢量光场输出激光器结构示意图。

具体实施方式

如图1所示矢量光场输出激光器结构示意图，矢量光场输出激光器包括圆锥面光场回返元件1、反射镜2、机械调节部件3、泵浦源4；圆锥面光场回返元件1为固态激光增益介质的轴对称棱镜结构，前端为顶端圆锥曲面101，后端为垂直于对称轴的顶端平面103，在圆锥曲面101和顶端平面103之间为圆环形圆锥曲面102，沿着对称轴方向的外围沿其对称轴的切面剖物面为轴对称五边形；圆锥面光场回返元件1的顶端圆锥曲面101顶端朝向反射镜2，圆锥面光场回返元件1对称轴（图中点画线）垂直于反射镜2上的激光反射膜，激光谐振腔由反射镜2和圆锥面光场回返元件1构成，顶端圆锥曲面101与对称轴的夹角为激光工作波长的布鲁斯特角θ；泵浦源4出射光束照射在圆锥面光场回返元件1上，反射镜2与机械调节部件3相连接。