[发明专利]一种改变反射元件与光线相对位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改变反射元件与光线相对位置的方法，属于光学与激光技术领域。

背景技术

当半导体可饱和吸收反射镜(SESAM)、非线性晶体、激光晶体等光学元件的反射表面被激光光束照射时，它们的表面特性会随时间而恶化。如果入射的激光光束的功率密度很大，则将加快反射表面特性的恶化程度。这种随时间的恶化主要是由激光光束在光学元件反射表面同一点长时间的作用产生的损伤引起的，主要发生在光学元件的表面或者内部。引起光学元件反射表面损伤的原因很多，包括激光光束产生的很大的电磁场、热效应等，主要和激光的功率密度、脉冲峰值功率、波长还有光学元件的组成，表面特性等有关系。

为了避免激光光束在光学元件反射表面引起的损伤，前期有了很多相关的研究及方法。这些方法重点是采用新的光学表面材料，改进光学元件的组成或者提高光学元件反射表面的阈值，还有就是在反射表面镀层保护膜。上述方法在实际应用中都起到了一定的作用，但是还是受到激光光束功率密度的限制。

在激光器的设计中，激光功率密度在光学元件表面的作用是很重要的影响因素。例如，在非线性晶体频率变换中，非线性晶体表面的激光功率密度越大，频率变换的效率就越高，但是大的激光功率密度就会影响非线性晶体表面的特性，长时间的照射会造成晶体表面的损伤，降低频率变换效率。为此，美国专利US5825562发明了一种方法，使入射并透过光学元件的光线相对于光学元件移动，并同时保持光线的方向固定。再例如，在被动锁模激光器中，腔内振荡光垂直入射到可饱和吸收体表面，并被反射形成振荡，激光器在连续锁模过程中入射到可饱和吸收镜上的光通量(脉冲通量)总是几倍于饱和通量，由于可饱和吸收体上的有效光斑面积很小，单位面积上的脉冲通量会很大。如此一来，当锁模激光器长时间运行时，腔内的振荡光使可饱和吸收体表面上的聚焦点处产生损伤，时间越长，损伤越大，从而改变可饱和吸收体改点处的特性降低其寿命，影响锁模激光器的正常运行。可饱和吸收体表面的损伤与激光器腔内振荡功率、脉冲能量及可饱和吸收体的损伤阈值有关。所以可通过减少腔内振荡功率、增加可饱和吸收体上的有效光斑面积或者增加可饱和吸收体的损伤阈值等避免可饱和吸收体表面处的损伤，但是这种情况下由于振荡光在可饱和吸收体表面上的聚焦点不变，所以随着激光器长时间运行，还是会在聚焦点处产生损伤，减少可饱和吸收体的寿命。因此设计一种光线与反射元件相对位置变化并保持光线方向固定的方法，对于能延长可饱和吸收体、非线性晶体等光学元件反射表面寿命的方法很重要。

另外，设计一种光线与反射元件相对位置变化并保持光线方向固定的方法，还可以利用反射元件不同位置处反射特性的差别，实现激光的不同特性的输出或者改变激光的工作方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种改变反射元件与光线相对位置的方法，以解决现有技术中光线与反射元件相对位置固定而存在的上述问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种改变反射元件与光线相对位置的方法，该方法包括：

使光线在反射元件上的位置发生变化，而保持光线在所述反射元件上的入射角度和反射角度固定。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，该方法具体包括：

相对于固定的光线，移动反射元件，保持反射元件的反射面的法线方向不变，使入射到反射元件的入射光光线方向、反射光光线方向保持固定。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，该方法具体包括：

相对于固定的反射元件和固定的光线方向，使光线发生平移，光线在反射元件表面的位置发生变化，使入射到反射元件的入射光光线方向、反射光光线方向保持固定。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述光线的入射角为正入射，或为任意角度的斜入射，或为全反射角。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述反射元件为光学表面、光学镀膜面、光学材料和光学元件的光洁表面或其表面涂层或其微结构表面；其中所述光学材料和光学元件为可饱和吸收体、非线性材料、激光材料、光学玻璃、光学塑料、化合物半导体或金属。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述反射面为所述反射元件的前表面或内反射表面。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述反射元件的表面各处的反射特性相同或不同。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述反射元件为一个，或为相同的或不同的多个。

上述改变反射元件与光线相对位置的方法中，所述反射元件的表面为平面或曲面。