专利名称：锥孔耦合激光镜镜架的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光器及其系统中的光学元件类，主要用于激光腔镜及导光系统中的反射镜的镜架。
在强光光学系统中，例如高功率激光系统中的镜子，情况就不一样了。激光镜要受激光幅照，它吸收激光能量产生温升。由于激光束光强在空间上分布是不均匀的，即使激光束光强在空间上分布是均匀的，也会因镜子两端面分别为受光面和背光面，镜子各处的温升是不同的。这将在镜子内部产生热应力，并使镜子产生热变形，如镜子挠曲、镜子周边向外膨胀等。原有的夹持平衡也会被打破。如把镜子和镜架看成一个系统，在外界干扰下，新的力平衡是朝着使系统的弹性势能落入极小的方向变化，镜子和镜架的压帽或三个压紧螺丝之间接触的三点位置可能发生变化，镜子就产生了偏转。
用于高功率气体激光器中的腔镜还有气密的要求，这时常在端面或侧面加一橡胶密封圈。这一密封圈可缓解因压紧压帽或侧面三螺丝对镜子造成的压应力，减小镜子变形。然而橡胶密封圈不能改变因镜子受热产生的热变形。无论是端面紧固或侧面紧固，镜子各处及橡胶密封圈内各处受力状况不可能是均匀的。热应力造成镜子的挠曲和不均匀膨胀仍会打破镜子、镜架之间力的平衡，镜子产生偏转。在激光镜因激光幅照下的热变形的光学干涉法研究中，我们可以观察到干涉条纹数的变化以及干涉条纹方向改变。
作为激光谐振腔的腔镜，它的热变形及偏转都会使激光振荡模式发生变化，从而影响到激光器的稳定运行。这一物理现象已在实践和理论上得到了验证。
本实用新型提出的锥孔耦合激光镜镜架，激光镜位于镜架内，由压紧螺丝固定，压紧螺丝头部为圆锥头、呈小锥度圆台形，激光镜侧面打三个固定孔、孔口研磨出与压紧螺丝圆锥头锥度相同的环带，压紧螺丝分别从镜架上对应激光镜固定孔位置固定激光镜。
所述的锥孔耦合激光镜镜架，与镜架相配用的圆形激光镜侧面120°均布打三个固定孔，压紧螺丝从镜架上120°均布固定激光镜。
所述的锥孔耦合激光镜镜架，与镜架相配用的方形激光镜顶面打一固定孔，底面打两个固定孔，压紧螺丝在镜架上分别从顶面和底面固定激光镜。
本实用新型的锥孔耦合激光镜镜架之所以能解决镜子因受热偏转问题的原理如图5所示。压紧螺丝的圆锥头对镜子的压力F可分解为沿径向的力F//和沿镜子切线方向的力F⊥。对于小锥度的设计，例如1∶10的锥度，由螺丝加于镜子上的径向压力F//仅为 ，而切向压力F⊥是施加在孔口这一环带上，这时将分散到环带上若干点上(理想的情况是整个环带)它占 。与普通的侧面压紧的镜架相比，普通的镜架上螺丝施于镜子的压力F全部加在与镜子接触的那一点上，且全部是朝径向施力。所以它不能用太大的力去压紧镜子，否则镜子将严重挠曲变形。因此镜子与压紧螺丝之间的静摩擦力不大，一旦镜子产生热变形，就可能产生偏转。而锥孔耦合镜架上，大部分力施加在镜子切线方向上，且分布于环带上若干点上，因此可以加大外力，提高静摩擦力。镜子就不易因热变形而产生偏转。另一方面，锥孔耦合方式远比三点夹持方式对镜子定位精确稳定。
在镜子热变形的干涉法实验研究中对使用普通镜架和锥孔耦合镜架两种情况下作了对比试验。以相同的硅镜吸收相同的激光功率(140W)，观察干涉条纹数和干涉条纹方向的变化。10秒后，用普通镜架夹持的镜子，其干涉条纹增加了4条，干涉条纹方向也转了30度左右。而用锥孔耦合镜架夹持的镜子，不仅干涉条纹方向不变，干涉条纹数也没有增加。
附
图1现有的端面压紧镜架，其中1为镜架、2为压紧螺丝(帽)、3为激光镜。
附图2现有的侧面压紧镜架，其中1为镜架、2为压紧螺丝、3为激光镜。
附图3本实用新型圆形镜锥孔耦合镜架附图4本实用新型方形镜锥孔耦合镜架附图5锥孔耦合激光镜架原理图图4所示为方形激光镜3，其顶面和底面有三个固定孔，由压紧螺丝2从镜架上固定。
权利要求1.一种锥孔耦合激光镜镜架，激光镜位于镜架内，由压紧螺丝固定，其特征在于压紧螺丝头部为圆锥头、呈小锥度圆台形，激光镜侧面打三个固定孔、孔口研磨出与压紧螺丝圆锥头锥度相同的环带，压紧螺丝分别从镜架上对应激光镜固定孔位置固定激光镜。
2.如权利1要求1所述的锥孔耦合激光镜镜架，其特征在于与镜架相配用的圆形激光镜侧面120°均布打三个固定孔，压紧螺丝从镜架上120°均布固定激光镜。
3.如权利要求1所述的锥孔耦合激光镜镜架，其特征在于与镜架相配用的方形激光镜顶面打一固定孔，底面打两个固定孔，压紧螺丝在镜架上分别从顶面和底面固定激光镜。
专利摘要一种锥孔耦合激光镜镜架,属于激光器及其系统中的光学元件类,主要用于激光腔镜及导光系统中反射镜的镜架,激光镜位于镜架内,由压紧螺丝固定,压紧螺丝头部为圆锥头,呈小锥度圆台形,激光镜侧面打三个固定孔,孔口研磨出与压紧螺丝圆锥头锥度相同的环带,压紧螺丝分别从镜架上对应激光镜固定孔位置固定激光镜。使用这种镜架可以克服因热变形造成镜子的偏转,使激光器运行的稳定性得到明显的提高。
文档编号H01S3/02GK2519499SQ01273469
公开日2002年10月30日 申请日期2001年12月20日 优先权日2001年12月20日
发明者张耀宁 申请人:华中科技大学