专利名称：激发单一能量光子实现基横模输出的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激发单一能量光子实现基横模输出，属于激光技 术领域。
背景技术：
工业用于激光加工要求光束质量好，最好为基横模圆形光斑输 出，激光器稳定性高，激光输出功率(或能量)大。为了满足工业激光加工要求，目前国内外均采用定向棱镜谐振腔。如程勇等，定向棱镜谐振腔的特性研究，中国激光，2000年， V01.A27， NO. 6。定向棱镜腔内为平行光场，棱镜偏转不引起腔内振荡 光线方向的转变，振荡光线绕平行于光轴对称位置(上、下或左、右) 交叉穿行，能克服工作物质内部折射率、密度、应力等不均匀分布，使 得增益趋于均匀，光场分布均匀，压縮光束发散角，抗失调能力强，允 许失调角高达土20。，输出能量变化为5%，机械稳定性高。定向棱镜谐振腔，能压縮光束发散角，改善光束质量，但它无选 频、选择基横模功能，不能实现基横模圆形光斑输出，与工业激光加 工要求还有差距。发明内容本发明的目的是提供一种激发单一能量光子实现基横模输出，重 点解决国内外大功率(或大能量)激光器不能实现基横模圆形光斑输出，以及腔镜参数不能用理论公式计算的问题。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由原子受激吸 收、受激发射理论，本人发明了原子体系内两个能级差具有选频、选 择横模功能。由光子学说每了光子具有一定质量M二,二^^^，从而得出入=，，其中入为激光波长，f为激光频率，C为光速，C"3x10s米/秒。由此公式对于某激光器，其波长A —定，对应频率f 一定。每个光子具有能量s =hf，其中h为普朗克常数，h=6. 626X 10-34焦耳 秒，其 光子能量hf也一定。由原子受激吸收、受激发射理论，当原子体系内 受到外来能量为hf的光子照射时，如果1^=￡2-&，处于高能级E2上的原子因受外来光子的作用从高能级E2跃迁到低能级&上，这时原子将发射一个和外来光子一样的光子。换句话说，原子体系内的两个能级 差发射光子，其频率、波长、能量都是固定的。激光是电磁波的一种， 属于横波。因此，原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由本人发明的 原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能，适当地控制外界能 量泵浦原子体系，使激光工作物质能发射单一能量光子，而光子能量 只等于原子内特定一组两个能级差，是实现基横模输出关键因素。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是由本人发明的 介质极化新理论和热应力理论，发明了腔镜参数理论计算公式<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>:中a"—材料线膨胀系数E--材料杨氏模〕3 i——基底材料吸收系数 R~~腔镜横截面半径 Pl——激光器输出功率 d in——腔镜最小厚度 P——窗口内外压力差u——材料泊松比 K——材料导热系数 3 2—镀膜吸收系数-腔镜某一点距光轴距离入——激光波长dm一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是激光谐振腔由定向棱镜1、对称双凸镜2所构成，定向棱镜l为全反射镜，对称双凸 镜2为输出镜。定向棱镜l'的厚度、对称双凸镜2的最大厚度按公式dnax计算确定，定向棱镜1和对称双凸镜2的压边厚度按公式(kn计算 确定，激光窗口为线性级化，激光束不发生模式畸变。一种激发单一能量光子实现基横模输出，在国内外大功率(或大 能量)激光器中，能实现基横模圆形光斑输出，激光器稳定性高，极大 地提高工业激光加工性能，满足了工业激光加工要求。从影响大功率激光器基横模输出主要因素，主要取决于激光工作 物质是否发射单一能量光子，以及激光窗口是否发生非线性极化使激 光束发生模式畸变。适当地控制外界能量泵浦原子体系，使激光工作 物质能发射单一能量光子，以及腔镜参数由本人发明的理论公式确定，使激光窗口为线性极化，激光束不发生模式畸变， 因而在国内外大功率激光器中能实现基横模圆形光斑输出。激光谐振 腔由定向棱镜l、对称双凸镜2所构成，具有定向棱镜谐振腔的优点， 激光谐振腔不仅改善光束质量，而且激光器稳定性高。因此本发明能 大幅度提高工业激光加工性能，满足于工业激光加工要求。
附图是一种激发单一能量光子实现基横模输出谐振腔结构示意图。图中l定向棱镜、2双称双凸镜。
具体实施方式
一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是，由本人发明 的原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能，适当地控制外界 能量泵浦原子体系，使激光工作物质能发射单一能量光子，而光子能 量只等于原子内一组特定两个能级差。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是，激光谐振腔由定向棱镜1、对称双凸镜2所构成，定向棱镜1为全反射镜，对称双 凸镜2为输出镜，其结构型式与高斯光束特性相匹配，两曲面曲率半 径绝对值要相等，即lR!HR2i。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是，定向棱镜l 厚度、对称双凸镜2最大厚度按公式dmax计算确定，定向棱镜1和对称双凸镜2的压边厚度按公式dmin计算确定。在材料允许条件下激光窗口为线性极化，激光束不发生模式畸变。一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是，在国内外大 功率(或大能量)气体激光器、固体激光器、化学激光器等均可实现基 横模圆形光斑输出，激光器稳定性高，能大幅度提高工业激光加工性 能，满足了工业激光加工要求。
权利要求
1.一种激发单一能量光子实现基横模输出，其特征是，由原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能，适当地控制外界能量泵浦原子体系，使激光工作物质发射单一能量光子，而光子能量只等于原子内一组特定两个能级差，是激光输出基横模圆形光斑关键。
2. 根据权利要求l所述的激发单一能量光子实现基横模输出， 其特征是，激光谐振腔由定向棱镜(1 )、对称双凸镜(2)所构成，定向 棱镜(1)为全反射镜，对称双凸镜(2)为输出镜，其结构型式与高斯 光束特性相匹配，两曲面曲率半径绝对值要相等，即|1^| = |尺2|。
3. 根据权利要求l所述的激发单一能量光子实现基横模输出， 其特征是，定向棱镜(1)厚度、对称双凸镜(2 )最大厚度按公式dmax计 算确定，定向棱镜(l)和对称双凸镜(2)的压边厚度按cUn计算确定， 在材料允许条件下激光窗口为线性极化，激光束不发生模式畸变。
4. 根据权利要求l所述的激发单一能量光子实现基横模输出， 其特征是，在国内外大功率(或大能量)气体激光器、固体激光器、化 学激光器均可实现基横模圆形光斑输出，激光器稳定性高，能大幅度 提高工业激光加工性能，满足了工业激光加工要求。
5. 根据权利要求l所述的激发单一能量光子实现基横模输出， 其特征是，由介质极化新理论和热应力理论，发明了腔镜参数理论计 算公式<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
一种激发单一能量光子实现基横模输出，属于激光技术领域。重点解决国内外大功率(或大能量)激光器，不能实现基横模圆形光斑输出，以及腔镜参数不能用理论公式计算的问题。由本人发明的原子体系内两个能级差具有选频、选择横模功能，适当地控制外界能量泵浦原子体系，使激光工作物质能发射单一能量光子，以及腔镜参数由本人发明的理论公式d<sub>max</sub>、d<sub>min</sub>计算确定，使激光窗口为线性极化，激光束不发生模式畸变，在国内外大功率激光器中能实现基横模圆形光斑输出。激光谐振腔由定向棱镜(1)、对称双凸镜(2)所构成，激光器稳定性高。本发明能大幅度提高工业激光加工性能，满足了工业激光加工要求。主要用于工业激光焊接、切割、热处理等。
文档编号H01S3/00GK101257176SQ20081010137
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者石景林 申请人:石景林