[发明专利]一种热调谐空心激光器及变焦系统

说明书

本发明涉及一种热调谐空心激光器及变焦系统，热调谐空心激光器包括半导体激光阵列及沿激光出射方向依次设置的空心耦合光系统、增益介质、变焦系统、晶体轴锥和准直轴锥；增益介质的热透镜焦距随半导体激光阵列出射的激光的功率改变而改变，用于获取可调谐空心激光；变焦系统用于对增益介质的热透镜效应进行补偿。本发明利用增益介质的热透镜效应实现了可调谐空心激光，而且通过动态补偿增益介质的热透镜效应，从而提高了空心激光束的输出质量。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种热调谐空心激光器及变焦系统。

背景技术

大暗斑和高光强对比度的空心光束具有独特的性质，如强度呈圆筒形分布、 无加热效应以及具有自旋角动量等，这些性质使空心光束在激光光学、光信息 处理、微粒波导、同位素分离、微电子学和材料科学、生物技术、医学以及原 子学、分子学等领域中有着广泛的应用前景。近年来，人们设计和研制出了实 现各种波形变换的光学元件，并实现了不同形式的空心光束，例如，反高斯空 心光束(专利201811357253.9)、双半反高斯空心光束(专利201811357117.X)、 双高斯空心光束、双半高斯空心光束(专利201811208397.8)]、非均匀偏振 空心光束(专利201910065979.3、专利201811449069.7、专利201811357112.7)， 以及多波长空心激光器(专利201910066066.3)等，这些本征模式的空心光束 既有大暗斑尺寸、高光强对比度，又能使中心暗斑面积传输到远场时保持较高 的稳定性。另外，通过谐振腔模式选择获得的空心光束具有激光的全部特性， 使其在扫描成像、被动光学测距和隐形控制等领域也有潜在应用前景。

然而，上述空心激光器往往需要谐振腔器件严格的对准以及对热透镜效应 非常敏感，很难获好的空心光束质量。如何克服谐振腔器件对准困难及热透镜 效应影响的技术难题，提高空心光束质量，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种热调谐空心激光器及变焦系统，以克服谐振 腔器件对准困难及热透镜效应影响的技术难题，提高空心光束质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种热调谐空心激光器，包括半导体激光阵列及沿激光出射方向依次设置 的空心耦合光系统、增益介质、变焦系统、晶体轴锥和准直轴锥；

所述增益介质的热透镜焦距随半导体激光阵列出射的激光的功率改变而 改变，用于获取可调谐空心激光；

所述变焦系统用于对增益介质的热透镜效应进行补偿。

可选的，所述空心耦合光系统包括沿激光出射方向依次设置的平凸透镜、 扩束轴锥和轴锥透镜。

可选的，所述平凸透镜的通光面镀有第一增透膜；所述扩束轴锥的通光面 镀有第二增透膜；所述轴锥透镜的母线面镀有第一高反射膜和第三增透膜，所 述轴锥透镜的凸面镀有第四增透膜和第五增透膜。

可选的，所述变焦系统包括沿激光出射方向依次设置的第一凸透镜、第一 凹透镜、第二凹透镜和第二凸透镜。

可选的，所述第一凸透镜、所述第一凹透镜、所述第二凹透镜和所述第二 凸透镜的通光面均镀有第六增透膜。

可选的，所述变焦系统的组合焦距为：

其中，f_组合表示变焦系统的组合焦距，f₁、f₂、f₃和f₄分别为第一凸透镜、 第一凹透镜、第二凹透镜和第二凸透镜的焦距，Δd₁为第一凸透镜与第一凹透 镜之间的焦点距离、Δd₂为第一凹透镜与第二凹透镜之间的焦点距离，Δd₃为第 二凹透镜与第二凸透镜之间的焦点距离。