[发明专利]一种全反射棱镜式环形激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种全反射棱镜式环形激光器。

背景技术

目前，对于常用的反射镜式环形激光器通常采用有一定透过率的反射镜作为环形腔激光器的输出腔镜，以获得激光输出。但对于全反射棱镜式环形激光器中的激光输出却遇到了问题。

通常，反射镜式环形激光器采用具有一定透过率的反射镜作为激光器的输出腔镜时，要想得到最佳的输出功率和最佳的激光转换效率，对输出耦合镜有不同的要求。为了得到最佳的激光输出，须要对输出耦合镜的透过率进行优化。输出耦合镜的输出比例是通过多层介质反射膜来实现的，不论是输出波长还是透过率，都是不能调节的，一旦选用则激光器透射波长和透过率就是固定的，并且这种耦合输出镜通常是垂直于输出光轴。在强激光中，腔镜介质膜的耐激光损伤能力也比较差，也就是损伤阈值比较低。而且多层介质膜每层的光学厚度须为波长的四分之一，并且为了避免杂质的吸收和散射损耗，镀膜材料的纯度要求也很高，这使得优质镀膜的成本很高。

对于全反射棱镜式环形激光器可以利用棱镜构成具有一定“楔形”间隙的棱镜耦合输出器，以获得激光输出。“楔形”间隙棱镜输出耦合器，就是将一块耦合棱镜靠近输出全反射棱镜放置，使两块棱镜的工作面间具有波长量级的“楔形”间隙，利用两块棱镜的工作面间形成的“楔形”间隙角度来控制耦合器的输出比例，这种耦合方法类似于平板波导中的棱镜耦合。缺点是：由于两棱镜面之间接触面为一线面属于多点接触，由于加工精度原因，不可能做到完全接触，在实际应用操作过程中难以实现和控制“楔形”间隙角度且耦合输出效率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种全反射棱镜式环形激光器，其中采用了球隙棱镜输出耦合器，球隙棱镜耦合器利用球底棱镜与输出全反射棱镜工作面间波长量级的球底间隙，可获得全反射棱镜式环形激光器谐振腔的激光输出，解决全反射棱镜式环形激光器的激光输出问题。

一种全反射棱镜式环形激光器，包括球隙棱镜输出耦合器3以及四个反射面；

所述球隙棱镜输出耦合器3为扇形结构，底部为球面，且与球面相接的两个斜侧面相互垂直，与球面相接的两个扇形面相互平行；

所述四个反射面形成一个激光振荡的全反射环形腔结构，同时球隙棱镜输出耦合器3以底部的球面固定在任意一个反射面的外侧上，且底部的球面与该反射面之间的间隙为波长量级，同时球隙棱镜输出耦合器3底部的球面为激光耦合输出面。

进一步地，一种全反射棱镜式环形激光器，还包括板条激光介质1，所述四个反射面由2个直角棱镜2的四个侧面构成；

所述直角棱镜2以斜面分别固定于板条激光介质1的两端；

所述球隙棱镜输出耦合器3以底部的球面固定于任一直角棱镜2的任一侧面上；

所述板条激光介质1、球隙棱镜输出耦合器3以及2个直角棱镜2的材料相同。

进一步地，一种全反射棱镜式环形激光器，还包括板条激光介质1和反射镜4，所述四个反射面由2个直角棱镜2的四个侧面构成；

所述直角棱镜2以斜面分别固定于板条激光介质1的两端；

所述球隙棱镜输出耦合器3以底部的球面固定于任一直角棱镜2的任一侧面上；

所述反射镜4放在球隙棱镜输出耦合器3的耦合出口处，将球隙棱镜输出耦合器3水平输出的激光原路反射回全反射棱镜式环形激光器；

所述板条激光介质1、球隙棱镜输出耦合器3以及2个直角棱镜2的材料相同。

进一步地，一种全反射棱镜式环形激光器，所述四个反射面由4个直角棱镜2的四个斜面构成；

其中直角棱镜2的摆放位置满足：对于每个直角棱镜2，其斜面法线方向的位置都放置有另一个直角棱镜2，且相邻的两个直角棱镜2的相邻侧面相互平行，最终形成一个全反射棱镜式环形腔结构；

所述球隙棱镜输出耦合器3以底部的球面固定于任一直角棱镜2的斜面上；

所述球隙棱镜输出耦合器3以及4个直角棱镜2的材料相同。

进一步地，所述球隙棱镜输出耦合器3的两个斜侧面和底部的球面经过抛光处理。

进一步地，所述板条激光介质1的材料为Nd:YAG，折射率为1.823。

进一步地，所述板条激光介质1的材料为Yb:YAG，折射率为1.823。

进一步地，所述板条激光介质1的材料为Nd:LuAG。

有益效果：