猫眼腔氦氖激光器的制作方法

文档序号:6820979阅读:226来源:国知局
专利名称:猫眼腔氦氖激光器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种激光器,特别涉及一种氦氖激光器,属于激光光源技术领域。
背景技术
现有氦氖激光器的谐振腔都是由平面镜或凹面镜组成,最典型的有平平腔、平凹腔和凹凹腔。目前的这几种激光谐振腔有几个难以克服的缺点一.理论上讲,要使激光器理想工作,需要把组成谐振腔的两个腔镜调到完全平行,但实际中是不可能实现的,所以激光器的调节就成为一项有难度的工作。二.在诸多环境比较恶劣的工业领域,当激光器受到扰动时,两个腔镜的平行性会受到影响从而使激光器输出功率降低很多甚至导致激光器无法工作。三.当环境温度改变时,激光器的长度也会缓慢蠕动而带来谐振腔的失谐,从而导致激光输出功率的漂移和光束方向的角度漂移。以上三个因素大大限制了氦氖激光器尤其是半外腔和全外腔氦氖激光器的应用,使之在许多环境恶劣的场所无法使用。
猫眼逆向器的结构有多种,目前在光学领域中曾有过一些应用。例如有些干涉仪系统里使用猫眼逆向器来代替直角棱镜,但它们是作为激光器外的一个反射镜,有无此逆向器不影响激光器本身的工作;俄罗斯研究人员S.A.Dimakov曾把猫眼逆向器应用在CO2激光器领域(见论文Dimakov S.A,Kliment’ev S.I,Khloponina V,“Cavity witha cat’s-eye reflector based on elements of conical optics”2002 Journal ofOptical Technolocy 69 536),但由于CO2激光器输出功率较高,在猫眼逆向器后部的凹面镜上形成的激光焦点容易毁坏所镀的膜层,所以不得不使用复杂的圆锥光学来解决此问题,而且猫眼的结构也有根本性的变化;法国研究人员B.Fermigie曾在半导体激光器里面使用猫眼逆向器(见论文B.Fermigier,G.Lucas-Leclin,J.Dupont,F.Plumelle,M.Houssin,“Self-aligned external-cavity semiconductor lasers forhigh resolution spectroscopy,”1998 Optics Communications 153,73),但结构比较复杂,而且使用了柱透镜和光栅,加工成本很高。
中国专利申请(申请号200310115540.6)公开了一种“以猫眼作腔镜的位移自传感HeNe激光器系统”,该系统是一个位移传感器,在半外腔的激光器中应用了猫眼逆向器,相比平面镜或凹面镜在稳定性上有所提高,但猫眼逆向器是作为位移传感器里面的一个运动部件,与运动导轨连接随被测物体连续移动,移动过程中猫眼会不断晃动从而使激光功率不稳,而且激光输出有四分之一的时间没有激光输出,无法用作激光光源。

发明内容
本发明旨在于利用猫眼逆向器的逆向平行反射性,克服现有氦氖激光光源难以调节、稳定性难于保证、温度漂移较大的技术缺陷,发明一种易调节、高稳定、温度漂移较小的猫眼氦氖激光光源。
本发明的技术方案如下一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为全外腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中的一个或两个采用猫眼逆向器;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
本发明提供的另一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为半外腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中只有一个采用猫眼逆向器,另一个采用传统腔镜,该传统腔镜直接封接在激光放电管上;或所述的两个腔镜都采用猫眼逆向器,其中的一个直接封接在激光放电管上;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
本发明提供的又一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为全内腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中有一个采用猫眼逆向器,另一个采用传统腔镜,所述两个腔镜都直接封接在激光放电管上;或所述的两个腔镜均采用猫眼逆向器,并都直接封接在激光放电管上;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
本发明还提供了一种所述猫眼腔氦氖激光器中使用的猫眼逆向器的专用检测装置,其特征在于其特征在于该装置包括氦氖激光光源、设置在出射光路中且与光路成45度夹角的半透半反镜以及设置在半透半反镜反射光路中的接收平板,在半透半反镜透射光路中放置猫眼逆向器。
猫眼逆向器具有良好的逆向平行反射性,当一束平行光以较小角度斜入射到猫眼逆向器时仍然会沿原方向平行射出。本发明把猫眼逆向器应用在激光谐振腔内作为腔镜,当激光器受到扰动使猫眼逆向器做微小晃动时,这种良好的逆向平行反射性会保证谐振腔不失谐而仍然稳定震荡,大大提高了激光器的稳定性。从而使得猫眼腔氦氖激光器易于调整,性能稳定,在增益较大的激光器上甚至可以实现免调。而且由环境温度变化引起的激光输出功率漂移和角度漂移也大大减小。另外,调节猫眼逆向器中凸透镜或透镜组与凹面镜的间距,可以对激光输出横模进行选择保证基横模输出,这是传统的激光腔镜,即平面镜或凹面镜所不具备的。本发明使用的猫眼逆向器结构简单,加工难度较小。


图1为本发明猫眼腔氦氖激光器使用的一种猫眼逆向器结构示意图。
图2为本发明猫眼腔氦氖激光器使用的另一种猫眼逆向器结构示意图。
图3为全外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的结构示意图。
图4为全外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图。
图5为半外腔猫眼腔氦氖激光器的结构示意图。
图6为半外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图。
图7为全内腔猫眼腔氦氖激光器结构示意图。
图8为全内腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图。
图9为本发明提供的猫眼逆向器的专用检测装置的结构示意图。
具体实施例方式
本发明列出了六种猫眼腔激光器的具体实施方式
,下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的说明。
图1是一种猫眼逆向器的结构示意图,该猫眼逆向器是由一个凸透镜1,一个凹面反射镜2组成,所述的凹面镜2的顶点位于凸透镜1的焦点处或焦距之内。
图2是另一种猫眼逆向器结构示意图,是由两个或两个以上透镜组成的透镜组3和一个凹面反射镜2组成,凹面镜2的顶点位于透镜组的焦点处或焦距之内,透镜组的作用是消象差。
图3为全外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的结构示意图。是用猫眼逆向器做一个腔镜,用传统腔镜即平面镜或凹面镜做另外一个腔镜的全外腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖放电管4,传统腔镜即平面镜或者凹面镜5和猫眼逆向器8组成,氦氖放电管4两端有封接的增益管窗片6和7。
图4为全外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图,是用猫眼逆向器做两个腔镜的全外腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖放电管4和两端的两个猫眼逆向器8组成,两个猫眼逆向器8中一个做反射镜,其后部的凹面镜上镀全反射膜层,另一个做输出镜,后部的凹面镜上镀的反射膜层对氦氖激光波长保证一定的输出率,氦氖放电管4两端有封接的增益管窗片6和7。
图5为半外腔猫眼腔氦氖激光器的结构示意图,是用猫眼逆向器做一个腔镜,用传统腔镜即平面镜或凹面镜做另外一个腔镜的半外腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖放电管4,传统腔镜即平面镜或凹面镜5和猫眼逆向器8组成,增益管窗片6和传统腔镜5封接在激光放电管两端。
图6为半外腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图,是用猫眼逆向器做两个腔镜的半外腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖放电管4和两个猫眼逆向器8组成,两个猫眼逆向器8中一个做反射镜,其后部的凹面镜上镀全反射膜层,另一个做输出镜,后部的凹面镜上镀的反射膜层对氦氖激光波长保证一定的输出率,增益管窗片6和一个猫眼逆向器8封接在激光增益管两端。
图7为全内腔猫眼腔氦氖激光器结构示意图,是用猫眼逆向器做一个腔镜,用传统腔镜即平面镜或凹面镜做另外一个腔镜的全内腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖放电管4,传统腔镜即平面镜或凹面镜5和猫眼逆向器8组成,传统腔镜5和猫眼逆向器8都封接在激光增益管两端。
图8为全内腔猫眼腔氦氖激光器实施例的另一种结构示意图,是用猫眼逆向器做两个腔镜的半外腔结构的猫眼腔氦氖激光器,由氦氖增益管4和两个猫眼逆向器8组成,两个猫眼逆向器8中一个做反射镜,其后部的凹面镜上镀全反射膜层,另一个做输出镜,后部的凹面镜上镀的反射膜层对氦氖激光波长保证一定的输出率,两个猫眼逆向器8都封接在激光放电管两端。
图9为本发明提供的猫眼逆向器的专用检测装置的结构示意图,当组成猫眼逆向器中的凹面镜的顶点放置在凸透镜或透镜组的焦点处时,猫眼逆向器的逆向平行反射性最好。所以在猫眼逆向器安装在激光器上之前,必须经过检测。本发明提供了一种专门检测猫眼逆向器的装置,该装置包括氦氖激光光源9、设置在出射光路中且与光路成45度夹角的半透半反镜10以及设置在半透半反镜反射光路中的接收平板11,在半透半反镜10透射光路中放置猫眼逆向器8。
激光从氦氖激光光源9射出后,经过半透半反镜10入射到猫眼逆向器8,然后反射回来经半透半反镜10反射到接收平板11。当逆向器中凹面镜顶点位于凸透镜或透镜组的焦点处时,到达接收平板11的是一束平行光,此光线的焦点在无穷远处,这是逆向器工作的最佳状态;当凹面镜顶点位于凸透镜或透镜组的焦距之内时,到达接收平板11的是一束发散光;当凹面镜顶点位于凸透镜或透镜组的焦距之外时,到达接收平板11的是一束汇聚光。通过测量到达接收平板11的光线的焦点位置就可以判断猫眼逆向器是否已经调整到最佳状态。
权利要求
1.一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为全外腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中的一个或两个采用猫眼逆向器;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
2.一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为半外腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中有一个采用猫眼逆向器,另一个采用传统腔镜,该传统腔镜直接封接在激光放电管上;或所述的两个腔镜都采用猫眼逆向器,其中的一个直接封接在激光放电管上;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
3.一种猫眼腔氦氖激光器,含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,所述激光器为全内腔结构,其特征在于所述的两个腔镜中有一个采用猫眼逆向器,另一个采用传统腔镜,所述两个腔镜都直接封接在激光放电管上;或所述的两个腔镜均采用猫眼逆向器,并都直接封接在激光放电管上;所述的猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。
4.一种如权利要求1~3任一权利要求所述猫眼腔氦氖激光器中使用的猫眼逆向器的专用检测装置,其特征在于该装置包括氦氖激光光源、设置在出射光路中且与光路成45度夹角的半透半反镜以及设置在半透半反镜反射光路中的接收平板,在半透半反镜透射光路中放置猫眼逆向器。
全文摘要
猫眼腔氦氖激光器,属于氦氖激光器技术领域。本发明含有氦氖激光放电管和设置在放电管两端的两个腔镜,其技术特点是所述两个腔镜中的一个或两个采用猫眼逆向器。该猫眼逆向器是由一个凸透镜或透镜组与一个凹面镜组成,所述的凹面镜顶点置于凸透镜或透镜组的焦距之内或焦点处。本发明有效克服了现有氦氖激光光源所存在的难调节、稳定性难以保证、温度漂移较大等的缺陷,可以对激光输出横模进行选择保证基横模输出,在增益较大的情况下可以实现免调。本发明还提供了一种在猫眼腔氦氖激光器中使用的猫眼逆向器的专用检测装置。
文档编号H01S3/14GK1601832SQ20041000969
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日
发明者张书练, 许志广, 李岩, 杜文华 申请人:清华大学
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