[发明专利]一种腔内调频角锥谐振腔

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐振腔,更具体地说，它涉及一种可以实现腔内调频输出的角锥谐振腔。

背景技术

谐振腔的作用是将激光物质中频率、方向一致的光做放大、抑制其他频率和方向的光，沿轴线运动的光子在谐振腔内继续前行，经过谐振腔内两反射镜的反射，不断往返运动产生振荡，使得激光物质中其他受激粒子与之相遇而产生辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，产生激光。由上述对于谐振腔的描述可知，谐振腔内有几个必要的元器件：激光物质、激发其产生激光的泵浦以及轴线上相对设置的两块反射镜，其中，把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。在这个过程中，为了保证光子沿轴向振荡不断激发激光物质产生同频率的光子以获得激光，需要保证两块反射镜的绝对平行，防止光子打到反射镜上时发生偏折而难以形成一道较强的激光束作为输出。但是，在一些恶劣环境下，例如航天、导弹、野外军用设备上，即使最初安装可以保证两块反射镜的绝对平行，外部环境的振荡也会破坏两者的初始安装位置。

因此，申请日为1999.11.17、申请号为99245338.0的发明专利（以下称为现有技术1）中将两块反射镜中的一块用角锥棱镜代替构成了一种用于气体激光器的谐振腔。其中的角锥棱镜，又称为回归反射器，是一种依据临界角原理制造的内部全反射棱镜，它不受入射角大小的影响，把入射光反射180度，也就是说，对于任意角度进入角锥棱镜的入射光线，都将被高效的按照原方向反射回去，使得谐振腔的抗失调能力达到了正负21度。但是，现有技术1中的谐振腔，其光束是在角锥棱镜的顶点与输出镜之间振荡，这种振荡形式导致的结果是出射激光无法形成线偏振光。

随着激光技术的不断应用创新，各个领域对于激光设备的要求不仅仅局限于一个频率的激光束输出，而是需要在不同场合输出不同频率的激光束，即腔内变频。现有技术1中的角锥谐振腔其结构的限定导致输出光束并非线偏振光，而进行腔内调频又必须要求光束为线偏振光，因而，角锥谐振腔虽然满足了在恶劣环境下使用的需求，但是，其输出光束本身又限制了其作为变频谐振腔的使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适于恶劣环境下使用，腔内调频直接可以输出变频光的一种腔内调频角锥谐振腔。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种腔内调频角锥谐振腔，包括有一腔体，其特征是：所述腔体内设置有至少一个有源激光物质、一个作为腔镜的角锥棱镜、一斜向布置的腔镜一、一腔镜二以及至少一个频率转换器件，所述有源激光物质发出的光束依次经过角锥棱镜、腔镜一进入腔镜二，经过所述腔镜二的反射作用后沿原光路返回，再次经过角锥棱镜、腔镜一和频率转换器件后进入腔镜二，经所述腔镜二的反射后再次进入频率转换器件，经过所述频率转换器件后的调频光自所述腔镜一输出、基频光返回所述腔体内。

通过采用上述技术方案，通过腔镜一的引入，使得基频光在经过频率转换器件之后，再次进入腔镜一，通过频率转换器件的调频作用，高频部分自腔镜一透射输出、基频光部分返回角锥棱镜内再次对激光物质进行激发，这样的光路中，调频后的高频光不再通过激光物质，因而，在整个腔体内无损耗；光束的振荡路径不再是角锥棱镜的顶点位置，而是在三个反射面中的任意两个进行反射，因此，入射的光束会被唯一反射出角锥棱镜，因而，出射光不再是呈六个光斑的光束，而是单一光斑，光束质量有所提高，并且，这个高质量的调频光的输出，由于角锥棱镜的反射不受光束入射角锥的入射角的影响，因此，经过频率转换器件的调频作用，可以兼顾恶劣环境下使用以及腔内调频光输出的需要。

本发明进一步设置为：所述腔镜一的斜向角度为45度。

通过采用上述技术方案，腔镜一在大于0度小于90度之间的夹角均可以满足折光需求，但是，当其斜向角度布置为45度时，可以简化谐振腔内的元器件的调整过程。

本发明进一步设置为：所述腔镜二为基频光和调频光的全反镜。

通过采用上述技术方案，由于高反镜对基频光和调频光均产生高反作用，因此，腔体内输出的激光的功率很高，使角锥谐振腔适合于高功率场合。

本发明也可设置为：所述腔镜二为基频光或调频光的部分反射镜。

通过采用上述技术方案，反射镜区别于高反镜，它可以将部分基频光透射、将调频光进行反射，在恶劣环境下使用时，采用反射镜虽然会损失部分基频光，造成输出激光束功率降低，但是，调频光输出是稳定的，不受腔体内元件的小角度偏转的影响。