[发明专利]超环模激光器

说明书

本发明是一种超环模激光器或称超01模激光器用于产生各种超环模分布，各种频谱，各种运行时间的大功率范围激光。

已有技术：与本发明最接近的激光器有：

1.专利EP0390013，涉及一种提高稳定性光学腔的激光器，它包含由90°棱槽形反射镜等组成的光学谐振腔。

2.专利CN89108536.X，涉及一种连续波环形波导二氧化碳激光器，它包含一只环形二氧化碳气体波导管和一对平行平面光学谐振腔。

3.专利WO91/15045，涉及一种放电型气体激光器，它包含一只环形激光气体管和一对空芯环形光学谐振腔。

上述几项专利均有局限性，已有技术1仅对一种稳定光学谐振腔而言；已有技术2仅是一种连续运转的波导型二氧化碳激光器；已有技术3也仅是一种放电型气体激光器，它们的结构特性及所具有的功能参数仅局限于一种单元激光器上。对提高功率密度，扩宽频谱范围，变换输出激光束的模式等是很困难的。

本发明的目的旨在利用多样化光学元件组成光学系统，将N只(N＞1)无论是连续波的，或者是长、短脉冲的，或各种激光频谱的任何结构形式或任何泵浦方式的单元激光器，或者单元激光介质巧妙地构成一种新型激光器。该激光器能克服上述已有技术激光器的局限性，可达到：1)能按所需要输出特殊空间分布花样的激光束，这类分布称为超环模式；2)能按需要输出由不同激光频谱组成的激光束；3)能输出由不同运转时间组成的激光束；4)能输出比任何一个单元激光器的功率密度或能量高得多的激光束。

附图说明：

图1示出本发明典型的超环模激光器结构示意图

图2超环模激光束的10种典型空间分布模式图

其中2-1分立单环模          2-2连续单环模

(圆环形或椭环形)           (圆环形或椭环形)

2-3分立双环模或多环模      2-4连续双环模或多环模

2-5分立十字叉形模          2-6连续十字叉形模

2-7分立线形模              2-8连续线形模

2-9分立矩形模              2-10连续矩形模

图3超环模激光束的一种典型时间分布图

其中曲线3-1是连续波        横坐标t为时间

曲线3-2是长脉冲            纵坐标p为激光功率

曲线3-3是短脉冲

图4超环模激光束的一种典型频谱分布

其中v₁、v₂…v_n为激光频率，P为激光功率或能量

本发明的超环模激光器由图1所示，包含置于光轴7上有N(N＞1)只介质2和有N块反射镜1，反射镜1的中心点置于光轴7上介质2的一端，有作为介质2激光谐振腔的输出耦合镜的平镜5，有与介质2和反射镜1一一对应的N块斜反镜3，有中心点置于输出光束6的中心光轴8上锥面与斜反镜5一一对应的锥形镜4。

本发明的超环模激光器可分为二大类型：

1.介质2为带泵浦源的激光介质，它和由反射镜1、斜面镜3、锥形镜4及平镜5构成一超环模激光器。当激光介质受到泵浦时，上述谐振腔使激光产生振荡，输出激光集中于光束6。其中，介质2可以为任何单元激光介质，并且可以是分立的柱状，矩形片状或其他形状等；反射镜1和斜反镜3与介质2一一对应成对的排列；锥形镜4可为静态多棱锥面，各锥面分别与斜反镜3一一对应，或斜反镜3为环形内锥反射镜，则锥形镜4为相对应的突形锥面反射镜；此外，锥形镜4也可以是动态的带转轴的反射镜；平镜5为激光束输出耦合镜；泵浦源是与激光介质相匹配的各类供能装置，包括放电的、发光或相干辐射的、射线的或化学的各种激光泵浦源；介质2的排列可以是环形或任何非环形的。

2.介质2为单元激光器(包括分立的或连成整体的)，它通过斜反镜3和锥形4组成的折叠光路将单元激光器的激光束集中于光束6中输出。这类结构中每只激光器本身就带有反射镜1和自身输出耦合镜所构成的光学谐振腔，所以整体中就不增加反射镜1和平镜5，单元激光器的数目N排布方法、泵浦方法、振荡频谱和运转时间均不受限制。斜反镜3和锥形镜4的设计和排布方式均与上述第1类相同。

本发明的优点：    

本发明的超环模激光器具有如下四种主要特点：