专利名称：带有突变反射率反射镜的激光谐振腔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光谐振腔，特别是带有突变反射率反射镜的激光谐振腔。
反射镜是组成激光谐振腔的主要元件，激光器输出光束的功率、模式和光束质量主要由反射镜决定。现有的激光谐振腔主要有二类，一类是由均匀反射率的反射镜构成，这类谐振腔在约束稳定时输出高斯光束、厄米-高斯光束或拉盖尔-高斯光束；在非约束稳定时输出球面波。另一类是带有渐变反射率反射镜的谐振腔，渐变的函数形式大部分为高斯型，这类谐振腔的优点是可输出基模高斯光束、比较稳定、易调整，缺点是制作困难、易损坏、输出功率降低较多、不能获取特殊光强分布的光束。中国专利ZL94205955.7公开了一种“高亮度超衍射极限光束产生器”，该光束产生器利用λ/2位相片来产生高亮度光束。但对于某些实际应用来说，并不需要能量十分集中的光束，而是需要具有特殊光强分布的光束。
本实用新型目的是提供一种制作容易，输出功率降低较少，可输出特殊光强分布光束的激光谐振腔。
本实用新型提供的激光谐振腔，由尾镜和输出镜构成，所述输出镜为突变反射率反射镜，所述的突变反射率反射镜具有内反射区和外反射区，两个反射区具有不同的反射率，在边界上存在突变，内反射区的反射率必须小于外反射区的反射率。本实用新型提供的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其尾镜也可采用突变位相反射镜。所述的突变位相反射镜有中心位相改变区和外围普通反射区，其中心位相改变区由一个或多个台阶组成，每个台阶的光学厚度d满足0＜±d＜λ，式中λ为相应激光器的工作波长，“+”表示突出，“-”表示凹进。中心位相改变区的几何尺寸小于所在位置处的基模的光斑尺寸。突变反射率反射镜的内(外)反射区、突变位相反射镜的中心位相改变区的几何形状可为圆形、椭圆形、方形、矩形、圆环形、椭圆环形、方框形、矩框形等各种形状。通过调整两个反射区的反射率及其几何形状、尺寸，可以获得各种光强分布的输出光束。所述的突变反射率反射镜和突变位相反射镜根据各种类型的激光器的具体要求，可采用将透射光谱或反射光谱满足相应激光波长的电介质材料、金属材料或半导体材料在基片上进行套镀、光刻、离子刻、沉积、腐蚀，直接金加工或利用光学元件的自身特性的一种方法或几种方法相结合制作，形成具有突变反射率或突变位相的激光反射镜。
本实用新型所提供的激光谐振腔，是根据激光模式的相干耦合控制原理，使得使用所述谐振腔的激光器产生模式耦合，从而输出适合特定应用要求的特殊光束，比如材料切割、打孔、材料焊接、热处理等。本实用新型所提供的激光谐振腔与常规谐振腔相比不会明显降低输出功率，与带有渐变反射率反射镜的谐振腔相比，制作容易。
图1为本实用新型激光谐振腔的结构示意图。1为输出镜，2为尾镜。
图2为本实用新型输出镜为突变反射率反射镜反射区的结构示意图。3为内反射区，4为外反射区。
图3为尾镜为突变位相反射镜的激光谐振腔示意图。5为突变位相反射镜，6为中心位相改变区，7为普通反射区。
以下结合附图对本发明的实施例作详细描述。实施例1参见附图1和附图2，本实施例提供的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，由尾镜2和输出镜1构成。其输出镜为突变反射率反射镜，该反射镜的内反射区3的反射率为40％-85％，几何形状为圆形，直径为6-20毫米，外反射区4的反射率为95％-100％，几何形状为圆环形，圆环的内外直径分别为6-20毫米与6-50毫米。内反射区的反射率可用镀多层介质膜来控制，外反射区的反射率可用镀金属膜加镀介质膜的方法来实现。本实施例提供的激光器产生的激光束适合于激光焊接和切割用，所引起的功率损耗小于10％。实施例2参见附图3，本实施例提供的激光谐振腔用于CO2激光器。谐振腔的腔长为1.64米，输出镜为突变反射率反射镜，其内反射区的反射率为50％，几何形状为圆形，直径为9毫米，外反射区的反射率为99％，几何形状为圆环形，圆环的内外直径分别为9毫米与14毫米，内反射区的反射率可用镀多层介质膜来控制，外反射区的反射率可用镀金属膜加镀介质膜的方法来实现。尾镜为突变位相反射镜5，其中心位相改变区6由光学厚度为λ/2的台阶构成，台阶的直径为0.1毫米。本实施例提供的激光器产生的激光束为环形光束，适合于激光焊接用，所引起的功率损耗小于10％。实施例3参见图3，本实施例提供的激光谐振腔用于固体板条激光器。输出镜为突变反射率反射镜，其内反射区的反射率为80％，几何形状为方形，边长为5毫米，外反射区的反射率为99％，形状为方框形，边长为10毫米。尾镜为突变位相反射镜，其中心位相改变区由光学厚度为λ/2的台阶构成，台阶的几何形状为方形，边长为0.05毫米。
权利要求1．一种带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，由尾镜和输出镜构成，其特征是所述输出镜为突变反射率反射镜，所述突变反射率反射镜有内反射区(3)和外反射区(4)，两个反射区具有不同的反射率，内反射区(3)的反射率低于外反射区(4)的反射率。
2．根据权利要求1所述的具有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其特征是所述突变反射率反射镜的内反射区的几何形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、圆环形、椭圆环形、方框形、矩框形规则形状的一种，所述外反射区的几何形状为圆环形、椭圆环形、方框形、矩框形的一种。
3．根据权利要求1所述的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其特征是所述尾镜为突变位相反射镜，所述突变位相反射镜有中心位相改变区(6)和外围普通反射区(7)，所述中心位相改变区由光学厚度d满足0＜±d＜λ的台阶组成，式中λ为相应激光器的工作波长，“+”表示突出，“-”表示凹进。
4．根据权利要求1和3所述的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其特征是所述突变位相反射镜的中心位相改变区的光学厚度为d=λ/2。
5．根据权利要求1和3所述的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其特征是所述突变位相反射镜的中心位相改变区(6)的几何尺寸小于所在位置处的基模的光斑尺寸。
6．根据权利要求1和3所述的带有突变反射率反射镜的激光谐振腔，其特征是所述突变位相反射镜的中心位相改变区(6)的几何形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、圆环形、椭圆环形、方框形、矩框形的一种。
专利摘要一种带有突变反射率反射镜的激光谐振腔,由尾镜和输出镜构成,所述输出镜为突变反射率反射镜,所述反射镜由内反射区和外反射区构成,内反射区的反射率小于外反射区的反射率,尾镜可采用突变位相反射镜,所述突变位相反射镜由一定光学厚度台阶的中心位相改变区和外围普通反射区构成。该激光谐振腔可输出特殊光强分布的光束,适合各种类型的激光器。
文档编号H01S3/08GK2310405SQ9724850
公开日1999年3月10日 申请日期1997年8月22日 优先权日1997年8月22日
发明者王绍民, 朱精敏, 陆璇辉, 林强, 赵道木, 沈卫根 申请人:杭州大学