[发明专利]大折叠角度激光谐振腔的构建方法

说明书

本发明提供一种大折叠角度激光谐振腔的构建方法，是在腔内设置离轴抛物面镜，平行光束入射离轴抛物面镜，经离轴抛物面镜反射聚焦，入射光中心到焦点距离为反射焦距，入射光和反射光之间的夹角为90º至180º。本发明提供的方法所构建的大折叠角度激光谐振腔，光学元件可以无拘束地插入谐振腔中，可简单高效地实现各种必要的功能；本发明提供的方法所构建的谐振腔中光路无交叉，可以有效地缩短腔长，有利于谐振腔的设计，尤其适用于高功率运转的行波腔。

技术领域

本发明涉及激光器件制备技术领域，具体涉及一种大折叠角度激光谐振腔的构建方法。

背景技术

作为激光器件的三大组成部分之一，谐振腔的作用至关重要，是激光器件实现各种特殊性能的核心因素。按结构区分，激光谐振腔可以分成直线型谐振腔和折叠腔两类，一些特殊激光性能的实现必须依赖折叠腔，例如内腔非线性频率变换要求激光束高度聚焦、行波腔要求激光循环振荡等等，当然折叠腔的反射损耗可以忽略，但必然有球面镜作为折叠镜。直线型谐振腔和折叠腔的本质区别在于折叠腔中的球面镜入射光线的入射角不为零。实际中，如果球面镜的入射角相对较大，即非傍轴光线入射，会带来象散现象。象散是指光线或光束以较大入射角经透镜或球面镜成像后，像方光线或光束在相互垂直的两个方向感受到的焦距不同，这样就会严重影响成像质量，例如：横截面为圆形的光束成像后变成椭圆，同时还会影响谐振腔的稳区范围。因此，折叠腔的设计过程中必须考虑象散因素，尽量减小象散或补偿象散。另外，部分折叠腔的设计会出现腔中光路交叉，一方面影响光学元件的放置；另一方面增加腔长，容易导致谐振腔超出稳区，不利于激光谐振腔的设计，高功率运转时热效应也非常严重。

减小球面镜入射角可以减小象散，但同时也会严重影响光学元件在谐振腔中的使用，例如：非线性光学晶体、光学单向器等元件很难放入谐振腔中。常用的象散补偿方法是在腔内放入特殊设计的布儒斯特片或透镜用以抵消腔内激光束在相互垂直两方向上的光程差，然而腔内插入光学元件会带来损耗并影响系统稳定性，且系统复杂。基于高斯光束的传输特性，借助多个凹面反射镜也可以补偿象散，然而此种方法要求复杂的计算，存在着结构复杂的问题。

发明内容

本发明要提供一种大角度折叠角激光谐振腔的构建方法，以保证光学元件不受任何影响地放置于谐振腔中，其不存在任何象散。

为了达到上述目的，本发明提供的一种大折叠角度激光谐振腔的构建方法，是在腔内设置离轴抛物面镜，平行光束入射离轴抛物面镜，经离轴抛物面镜反射聚焦，入射光中心到焦点距离为反射焦距，入射光和反射光之间的夹角为90º至180º。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1）本发明提供的方法所构建的大折叠角度激光谐振腔，光学元件可以无拘束地插入谐振腔中，可简单高效地实现各种必要的功能。

2）本发明提供的方法所构建的谐振腔中光路无交叉，可以有效地缩短腔长，有利于谐振腔的设计，尤其适用于高功率运转的行波腔；

3）离轴抛物面镜对光束的聚焦本身属于正常光学成像，可以实现以任意入射角度聚焦平行光束或准直点光源的发散光束，同时保证光束传输过程中无像差、无色差、无象散，因此谐振腔本身并不存在象散，而且离轴角选择的范围很宽，有利于光学元件的插入；

4）腔内无需象散补偿元件，结构简单，设计简单，无需任何理论计算辅助谐振腔的设计。

附图说明

图1是离轴抛物面镜聚焦平行光示意图；

图2是实施例的结构示意图；

图3是实施例位置1输出激光横截面光斑形状；

图4是实施例位置2输出激光横截面光斑形状。