[发明专利]基于远心猫眼结构的激光振荡器

说明书

一种基于远心猫眼结构的激光振荡器，所采用的器件包括一个全反远心猫眼，一个增益介质和至少一个输出远心猫眼。该系统通过利用全反射镜和第一透镜构成全反远心猫眼，每个输出远心猫眼均由第二透镜和输出耦合镜构成。增益介质置于全反远心猫眼的焦点处，每个输出远心猫眼的焦点都位于全反远心猫眼的视场内，且全反远心猫眼的焦点位于每个输出远心猫眼的视场内。相对传统的可调节激光振荡器系统本发明基于远心猫眼结构的激光振荡器系统具有更高的易对准性和可移动调节性以及进一步提高了输出功率的稳定性。同时该系统可以实现多路同时输出。本发明具有调节方便、简单高效、实用性强的特点。

技术领域

本发明涉及激光振荡器技术领域，特别是一种基于远心猫眼结构的激光振荡器。

背景技术

光谐振腔是激光振荡器的重要组成部分。光谐振腔的作用是提供轴向光波模的正反馈及保证激光器的单模(或少数轴向模)振荡。在增益介质的两端恰当地放置两个反射镜片，就构成一个最简单的光学谐振腔。在激光技术发展史上最早提出的是平行平面腔，它由两块平行平面反射镜组成。

对于采用平-平镜构成的激光谐振腔的激光振荡器，要想使系统运转于绝对理想的状态是非常不易的，因为将两个光谐振腔腔镜对准到严格平行是非常困难的。除此之外光谐振腔腔镜的横向和纵向可移动范围受到腔镜的几何尺寸的限制。当光谐振腔腔镜受到微小的扰动时，输出的激光功率会大幅度的抖动甚至中断激光输出。这些问题限制了激光振荡器在很多领域的应用。特别是对于很多领域的应用激光振荡器光谐振腔的易对准性，可移动性以及功率稳定性都非常重要。

为了提高激光振荡器的可调节性和输出功率稳定性，现有技术中通常采用普罗棱镜或者角锥棱镜代替平面反射镜作为激光谐振腔中的回复反射镜。虽然角锥棱镜可以实现稳定性和角度自由调节的功能，但是在实际使用中仍然存在两个问题：

一、角锥棱镜的顶点不是有效的反射点，所以该点无法反射入射的激光光束。因此这种结构的激光振荡器输出的光束轮廓的中心会存在一个黑点；

二、角锥棱镜的三个反射面之间微小的加工误差将会导致非常大的激光功率损耗。对于低增益的激光系统上述两个问题带来的损耗将会使激光振荡器失效。

现有技术中猫眼回复反射器作为回复反射镜已经用于He-Ne激光器中，可以解决激光器的角度可调节性和功率稳定的传统问题。但是上述的两种解决方案仍然要求回复反射器对准于系统的中轴线线上，而且只可以实现绕中轴线的角度可调节性。因此，需要更为简单而有效的光谐振腔方案来实现易对准，可移动，高稳定性的激光振荡器。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有激光振荡器的局限性，提供一种易对准，可移动，高功率稳定性的光谐振腔，可以实现激光振荡器的易对准，视场角范围内的可自由移动调节以及高的输出功率稳定性。不仅操作简单、科学有效，而且实用性强。

本发明的原理是：

全反射镜与第一透镜构成了一个全反远心猫眼结构，其焦点处形成了一个具有一定视场角的光瞳1。经过该光瞳进入全反远心猫眼结构的光束均可沿与入射光束相同的路径返回。光瞳1与第一透镜，第一透镜与全反射镜之间的距离均等于第一透镜的焦距，该全反远心猫眼结构等价于一个4f成像系统，不会影响激光谐振腔的稳区范围。第二透镜与输出耦合镜构成了一个输出远心猫眼结构，其焦点处形成了一个具有一定视场角的光瞳2。经过该光瞳进入输出远心猫眼结构的光束部分沿与入射光束相同的路径返回部分经过输出耦合镜实现激光输出。光瞳2与第二透镜，第二透镜与输出耦合镜之间的距离均等于第二透镜的焦距，该输出远心猫眼结构等价于一个4f成像系统，不会影响激光谐振腔的稳区范围。增益介质放置于光瞳1处，保证两个远心猫眼之间的谐振光束均可以通过增益介质进行放大。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于远心猫眼结构的激光振荡器，其特征在于，包括：一个全反远心猫眼，一个增益介质和至少一个输出远心猫眼；