[发明专利]一种基于高斯光束的平凹激光腔单光路对准装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于高斯光束的平凹激光腔单光路对准装置及方法，属于固体激光器激光腔调节领域，针对凹面和平面腔镜不同的屈光特性，在凹面和平面腔镜之间嵌入焦点与凹面腔镜球心重合的负光焦度镜组，对于高斯光束，该镜组与凹面腔镜组成的复合系统和平板等效，通过该复合系统的高斯光束，经反射后能获得与平面腔镜相仿大小的对准斑，从而获得和平面腔镜一样的对准精度，提高谐振腔体整体对准精度，对于不同凹面腔镜半径的谐振腔，只需满足负光焦度镜组焦点与凹面腔镜球心重合即可实现对准，对准精度不变。

技术领域

本发明涉及固体激光器激光腔调节技术领域，特别是涉及一种基于高斯光束的平凹激光腔单光路对准装置及方法。

背景技术

固体激光器在民用、军事、加工、医疗和科学研究领域有着广泛用途。它常用于舞台灯光、测距、相干测量、打孔、切割和焊接、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术等方面。固体激光技术在我国发展极为迅速，尤其在中小功率固体激光技术上，产业化道路已很成熟。但产线上固体激光器的制作流程大多依然遵循传统的单线模式，有严格的先后流程。通常在启动泵浦源的基础上再通过人工调试谐振腔。谐振腔的对准技术能在泵浦源缺位的情况下对准谐振腔，实现腔体模块与泵浦源模块分离。固体激光器的模块化设计能优化其产线组织形式，提高生产效率。同时，也能提高产品的互换性。

平凹谐振腔是固体激光器中常用的基本腔型。由于平面腔镜和凹面腔镜具有不同的屈光特征，对于同一对准光，经凹面和平面腔镜反射后，经过一定的传输距离，会产生大小不一的对准斑，使得谐振腔整体对准精度下降。光学精密工程第14卷第5期提供了“一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法”，通过在准直的高斯光束后加一透镜系统,调整准直高斯光束到一种非准直的状态，使由凹面腔镜和平面腔镜反射回来的光斑直径大小相仿，从而易于实现对准。

该现有技术在凹面腔镜曲率半径R＝50mm，平凹腔到对准屏间距L＝889mm时，基于优选的对准光路在对准屏上获得了来自于平、凹腔镜的直径分别为5.1mm、4.8mm的两个对准斑。设定两光斑与对准屏中心标记的对准误差δ＝0.8mm，获得了3.18′的腔镜对准精度。

该方法实质是牺牲了平面腔镜的对准精度来平衡两腔镜对准精度。可以预见，随着凹面腔镜曲率半径的减小，由于平、凹腔镜的屈光差异进一步增大，其平衡的难度会增大，对准精度会恶化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于高斯光束的平凹激光腔单光路对准装置及方法，相较现有技术，拥有更高的对准精度，对不同凹面半径的平凹谐振对准精度稳定，不下降。

本发明采用如下技术方案：一种基于高斯光束的平凹激光腔单光路对准装置，包括高斯光源、立方分光棱镜、负光焦度镜组、对准屏和连接体；

所述立方分光棱镜和所述负光焦度镜组依次处于所述高斯光源前方光路上；

所述立方分光棱镜将所述高斯光源光路转折90°；

所述负光焦度镜组在所述立方分光棱镜转折90°后的光路上；

所述对准屏相对所述负光焦度镜组在所述立方分光棱镜另一侧；

所述高斯光源、所述立方分光棱镜和所述负光焦度镜组通过所述连接体固定相对位置；

所述负光焦度镜组通过所述连接体和所述立方分光棱镜、所述高斯光源单侧连接，使所述负光焦度镜组和所述立方分光棱镜、所述高斯光源之间留有可供平面腔镜和平面腔镜调节装置嵌入的间隙；

所述对准屏与所述连接体分离，但保持位置关系固定。

优选地，所述高斯光源输出波长在凹面腔镜和所述平面腔镜膜层的反射带内。

优选地，所述高斯光源提供准直高斯光束输出。

优选地，所述立方分光棱镜对所述高斯光源的波长半反半透分光。