专利名称：F-p腔及采用该f-p腔的激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器技术，特别是指一种法布里-珀罗(F-P)腔及采用该F-P腔的激光器。
背景技术：
F-P腔是光学和激光研究中的重要工具，可应用于外腔半导体激光器、单块固体激光器等光学设备中。折叠F-P腔的逆入射反射光具有与F-P腔相反的光谱结构，可以提供窄线宽光反馈。目前折叠F-P腔由分立元件构成。例如K. Doringshoff,I. Ernsting,R. -H. Rinkleff, S. Schiller, and A. Wicht提出的结构，如
图1所示。该折叠F-P腔(CAV)由一个耦合镜101 以及两个反射镜102、103组成。其中，耦合镜101还兼做折叠反射镜。入射光从耦合镜101 射入折叠F-P腔，在腔内经反射镜102、103和耦合镜101的反射后，产生两束反射光，即与耦合镜101上的原入射光的镜反射光共线同向的反射光和与入射光共线反向的逆入射反射光。其中沿着与原入射光束共线且反向的逆入射反射光可作为附带有选频作用的输出光从F-P腔被输出利用。然而，由于分立元件的精密调节比较困难，并且容易受到外界音频、机械振动和温度变化的干扰和影响。同时腔的体积比较大，系统的稳定性比较差。此外一次折叠共焦腔需要加工两个球面反射镜形成谐振腔，增加了工艺难度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种F-P腔及采用该F-P腔的激光器，解决现有折叠F-P腔稳定性不好，易受到外界干扰，体积过大和系统复杂等问题。基于上述目的本发明提供的一种F-P腔，，所述F-P腔是由单块光学元件整体构成的折叠共焦腔，该折叠共焦腔具有三个反射面，第一反射面为平面并同时作为输入输出耦合面，第二反射面为平面，第三个反射面为球面，所述球面的曲率半径等于光线在折叠共焦腔中往返一次的几何长度的一半。可选的，该F-P腔光线从第一反射面上的入射点入射进入折叠共焦F-P腔，经过第三反射面的正入射被反射后，回到第一反射面入射点，然后折向第二反射面上，被第二反射面全反射后，正入射到第三反射面，然后经原路反射回第二反射面，再次全反射后，返回第一反射面的入射点；或者光线从第一反射面上的入射点入射进入折叠共焦F-P腔后，入射到第二反射面， 经全反射后，正入射在第三反射面，经原路反射回到第二反射面后，被第二反射面全反射返回到第一反射面的入射点，经折叠后正入射在第三反射面，再由第三反射面返回到第一反射面的入射点。可选的，该F-P腔满足
权利要求
1.一种法布里-珀罗F-P腔，其特征在于，所述F-P腔是由单块光学元件整体构成的折叠共焦腔，该折叠共焦腔具有三个反射面，第一反射面为平面并同时作为输入输出耦合面， 第二反射面为平面，第三个反射面为球面，所述球面的曲率半径等于光线在折叠共焦腔中往返一次的几何长度的一半。
2.根据权利要求1所述的F-P腔，其特征在于，光线从第一反射面上的入射点入射进入折叠共焦F-P腔，经过第三反射面的正入射被反射后，回到第一反射面入射点，然后折向第二反射面上，被第二反射面全反射后，正入射到第三反射面，然后经原路反射回第二反射面，再次全反射后，返回第一反射面的入射点；或者光线从第一反射面上的入射点入射进入折叠共焦F-P腔后，入射到第二反射面，经全反射后，正入射在第三反射面，经原路反射回到第二反射面后，被第二反射面全反射返回到第一反射面的入射点，经折叠后正入射在第三反射面，再由第三反射面返回到第一反射面的入射点。
3.根据权利要求1所述的F-P腔，其特征在于，该F-P腔满足
4.根据权利要求1所述的F-P腔，其特征在于，所述第二反射面作为全反射面，在该面上没有镀膜或根据使用波长镀高反射率膜。
5.根据权利要求1所述的F-P腔，其特征在于，针对F-P腔体内传输的激光波段，所述单块光学元件由光学玻璃、或光学晶体、或石英玻璃制成。
6.一种激光器，其特征在于，在该激光器中采用如权利要求1-5任意一项所述的单块折叠共焦F-P腔作为F-P腔。
7.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，包括半导体激光管、准直透镜、分束镜和所述单块折叠共焦F-P腔；所述激光器内各部件的布设使得半导体激光管发出的激光，经准直透镜准直后，由在分束镜分出的一束入射在单块折叠共焦F-P腔上；单块折叠共焦F-P腔的逆入射反射光沿着与原入射光束共线反向的路径，经分束镜被返回到半导体激光管中。
8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，在准直透镜与所述分束镜之间的光路内设置有半波片；或者在准直透镜与所述光栅之间的光路内设置有半波片。
9.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括以下一种或两种以上调节系统的组合谐振频率调节系统，通过改变单块折叠F-P腔的光程来调节单块折叠F-P腔决定的谐振频率；激光振荡频率调节系统，通过改变分束镜到单块折叠F-P腔或分束镜到半导体激光管的距离来调节分束镜选频决定的激光振荡频率；第一半导体激光管输出光频率范围调节系统，通过改变半导体激光管的输入电流来改变半导体激光管输出光频率范围；第二半导体激光管输出光频率范围调节系统，通过改变半导体激光管的温度来改变半导体激光管输出光频率范围。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的激光器，其特征在于，所述分束镜替换为光栅。
全文摘要
本发明公开一种法布里-珀罗(F-P)腔，该F-P腔是由单块光学元件整体构成的折叠共焦腔，该折叠共焦腔具有三个反射面，第一反射面为平面并同时作为输入输出耦合面，第二反射面为平面，第三个反射面为球面，所述球面的曲率半径等于光线在折叠共焦腔中往返一次的几何长度的一半。本发明还公开了一种基于该F-P腔的激光器。通过本发明方案解决了现有折叠F-P腔稳定性不好，易受到外界干扰，体积过大和系统复杂等问题。
文档编号H01S5/10GK102315588SQ20101022727
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者方占军, 曹建平, 李烨, 臧二军, 赵阳 申请人:中国计量科学研究院