[发明专利]激发单一能量光子实现基横模输出

说明书

技术领域

本发明涉及一种激发单一能量光子实现基横模输出，属于激光技术领域。

背景技术

工业用于激光加工要求光束质量好，最好为基横模圆形光斑输出，激光器稳定性高，激光输出功率(或能量)大。

为了满足工业激光加工要求，目前国内外均采用定向棱镜谐振腔。如程勇等，定向棱镜谐振腔的特性研究，中国激光，2000年，VO1.A27，NO.6。定向棱镜腔内为平行光场，棱镜偏转不引起腔内振荡光线方向的转变，振荡光线绕平行于光轴对称位置(上、下或左、右)交叉穿行，能克服工作物质内部折射率、密度、应力等不均匀分布，使得增益趋于均匀，光场分布均匀，压缩光束发散角，抗失调能力强，允许失调角高达±20°，输出能量变化为5％，机械稳定性高。

定向棱镜谐振腔，能压缩光束发散角，改善光束质量，但它无选频、选择基横模功能，不能实现基横模圆形光斑输出，与工业激光加工要求还有差距。

发明内容

本发明的目的是提供一种激发单一能量光子实现基横模输出，重点解决国内外大功率(或大能量)激光器不能实现基横模圆形光斑输出，以及腔镜参数不能用理论公式计算的问题。

一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由原子受激吸收、受激发射理论，本人发明了原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能。

由光子学说每了光子具有一定质量M=∈C2=hfC2=hCλ,]]>从而得出λ=Cf,]]>其中λ为激光波长，f为激光频率，C为光速，C≈3×10⁸米/秒。由此公式对于某激光器，其波长λ一定，对应频率f一定。每个光子具有能量ε＝hf，其中h为普朗克常数，h＝6.626×10^-34焦耳·秒，其光子能量hf也一定。由原子受激吸收、受激发射理论，当原子体系内受到外来能量为hf的光子照射时，如果hf＝E₂-E₁，处于高能级E₂上的原子因受外来光子的作用从高能级E₂跃迁到低能级E₁上，这时原子将发射一个和外来光子一样的光子。换句话说，原子体系内的两个能级差发射光子，其频率、波长、能量都是固定的。激光是电磁波的一种，属于横波。因此，原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能。

一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由本人发明的原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能，适当地控制外界能量泵浦原子体系，使激光工作物质能发射单一能量光子，而光子能量只等于原子内特定一组两个能级差，是实现基横模输出关键因素。

一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由本人发明的介质极化新理论和热应力理论，发明了腔镜参数理论计算公式：

其中：a——材料线膨胀系数           μ——材料泊松比

      E——材料杨氏模量             K——材料导热系数

      β₁——基底材料吸收系数       β₂——镀膜吸收系数

      R——腔镜横截面半径           r——腔镜某一点距光轴距离

      P_L——激光器输出功率          入——激光波长

      d_min——腔镜最小厚度          d_max——腔镜最大厚度

      P——窗口内外压力差