专利名称：一种环形谐振腔激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种环形谐振腔激光器。
背景技术：
环形谐振腔激光器是一种可获得高度激光稳定性和单纵模输出的行波腔激光 器。传统的环形谐振腔需要通过三个或三个以上反射面构成环形谐振腔，其光路调整比较复 杂。如何减少可调反射面是激光设计者的一个努力方向。美国专利号为US5052815专利提出 一种两腔镜式环形谐振腔，如图1所示，环形谐振腔包括前后腔镜ll、 12， Nd:YAG晶体棱 镜2'，布儒期特片41，非线性光学倍频晶体6，泵浦光从前腔镜ll入射，发出谐振光，经 过Nd:YAG晶体棱镜2折射和后腔镜12反射后，再经过Nd:YAG晶体棱镜2折射后，回到前 腔镜ll出发点，形成环形光路。另外Nd:YAG晶体棱镜2设置在磁场中，光线通过32后偏 振方向发生旋转，Nd:YAG晶体棱镜2激光入射面25的入射角和出射面26的出射角均为布 儒期特角，布儒期特片41作为起偏器使用，整个光路能够对环形光路其中一个方向的光进行 偏振损耗，实现单向环形谐振输出。该光学结构仅两个反射腔镜，大大简化激光调节系统， 但是，该结构对Nd:YAG晶体棱镜2的激光入射面25和出射面26的精度要求比较高，因此 对安装精度也要求很高，无法大规模生产，并且其制造成本比较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造工艺简单、成本低的环形谐振腔激光器。为实现以上目的，本发明环形谐振腔激光器包括后腔镜与有磁致旋光效应激光增益介质 构成环形光路，有磁致旋光效应激光增益介质设在磁场H中，其设有一个入射和出射的端面 与三个反射面，入射和出射的端面居中设有光路阻断材料，其遥对后腔镜的反射面镀有高反 射膜，偏振起偏器和波片设在环形光路内，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光 出射光路上时，为l/2波片，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光入射以及出射 光路上时，为1/4波片。或者环形谐振腔激光器包括前后腔镜或后腔镜与激光增益介质、磁致旋光片、棱镜构成 环形光路，磁致旋光片设在磁场H中，棱镜设有一个入射和出射的端面与两个反射面，其激 光入射和出射的端面居中设有光路阻断材料，偏振起偏器和波片设在环形光路内，当仅有后 腔镜时，激光增益介质遥对后腔镜的反射面镀有高反射膜，当波片设在棱镜的激光出射光路 上时，为l/2波片，当波片设在棱镜的激光入射以及出射光路上时，为l/4波片。再或者环形谐振腔激光器包括前后腔镜或后腔镜与棱镜构成环形谐振腔，棱镜设有一个 或两个反射面，激光增益介质、磁致旋光片或有磁致旋光效应激光增益介质与波片、偏振起 偏器设置在环形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效应激光增益介质设在磁场H中，当波片设在激光出射光路上时，为l/2波片，当波片设在激光入射以及出射光路上时，为l/4波片。 上述的棱镜采用四角棱镜或者三角棱镜，当棱镜为三角棱镜，设有两个反射面时，另一面居中设有光路阻断材料。在上述的环形光路内设有非线性光学倍频晶体。 上述的前后腔镜为光学平片，或者是平凸透镜，或者是平凹透镜。上述的偏振起偏器采用布儒斯特片，双折射晶体楔角片，双折射晶体楔角片对，PBS棱 镜，Walk-off晶体。本发明采用以上技术，利用磁致旋光效应和波片共同作用，使环形光路中两个方向传播 的光偏振状态不同，再利用偏振起偏器对一个方向的光进行偏振损耗，实现激光的光路在环 形光路单向谐振输出，可以输出的单纵模基波或倍频光激光。以上激光器结构简单，各个部 件都为常规的光学器件，加工难度小，制造成本低，便于大规模生产应用。
现结合附图对本发明做进一步阐述图1是现有两腔式环形谐振腔的结构示意图；图2是本发明环形谐振腔结构之一的结构示意图；图3是本发明环形谐振腔结构之二的结构示意图；图4是本发明环形谐振腔结构之三的结构示意图；图5是本发明环形谐振腔结构之四的结构示意图；图6是本发明环形谐振腔结构之五的结构示意图；图7是本发明环形谐振腔结构之六的结构示意图；图8是本发明偏振起偏器之一的光路示意图；图9是本发明偏振起偏器之二的光路示意图；图IO是本发明偏振起偏器之三的光路示意图；图11是本发明偏振起偏器之四的光路示意图；图12是本发明偏振起偏器之五的光路示意图。
具体实施方式
请参照图2或3所示，本发明环形谐振腔激光器包括后腔镜12与有磁致旋 光效应激光增益介质2构成环形光路，有磁致旋光效应激光增益介质2设在磁场H中，磁场 H可以由永磁体或电磁体提供。其设有一个入射和出射的端面21与三个反射面22、 23、 24， 入射和出射的端面21居中设有光路阻断材料3，如非光学表面，膜层光学吸收物或孔等，阻 止光线垂直传播。其遥对后腔镜12的反射面23镀有高反射膜S1，偏振起偏器4和波片设在 环形光路内，如图8、 9、 10、 11或12所示，偏振起偏器4可以采用布儒斯特片41、双折射 晶体楔角片42、双折射晶体楔角片对43、 PBS棱镜44或Walk-off晶体45等，使两个偏振方向光其中之一发生偏折。在环形光路内还可以设有非线性光学倍频晶体6，以输出倍频光 激光。如图2所示，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质2的激光出射光路上时，为1/2 波片51;又如图3所示，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质2的激光入射以及出射光 路上时，为1/4波片52。上述结构工作原理是由于有磁致旋光效应激光增益介质2的入射和出射的端面21中心 区域设有光学阻断材料3，激光不在反射面23与后腔镜12之间垂直传播，将自动形成A—B —F—C—A环形谐振腔光路，其中光线在B点和D点为全反射。光路沿C—E—D— A—B—F—C方向传播时，激光经过偏振起偏器4之后到达E点时为线偏振光，通过有磁致 旋光效应激光增益介质2后，由于磁致旋光效应，经D、 A、 B点反射到达F点时，光线偏 振方向旋转一个角度2仏1/2波片51的光轴方向与光线偏振方向的夹角为e，光线经过1/2 波片51后偏振方向回到初始的偏振方向，光线再次通过偏振起偏器4时没有损耗，从而形成 谐振。光路沿C—F—B—A—D—E—C方向传播时，经过偏振起偏器4出来的线偏振光在经 过1/2波片51后，光线偏振方向旋转2仏通过有磁致旋光效应激光增益介质2后，由于磁致 旋光效应，经B、 A、 D点反射到达E点时，光线偏振方向再沿相同方向旋转2队到达偏振 起偏器4时，偏振方向与偏振起偏器4的光轴方向的夹角为40，通过偏振起偏器4时，光功 率有sin240的分量损耗或部分损耗，不能形成谐振，从而实现单向环形谐振输出。通过非线 性光学倍频晶体6，即可实现倍频光输出；没有通过非线性光学倍频晶体6，则输出的单纵模 基波。再请参阅图4或5所示，本发明也可以包括前后腔镜ll、 12或后腔镜12与激光增益介 质7、磁致旋光片8、棱镜9构成环形光路。磁致旋光片8可以是磁光玻璃，也可以是法拉第 旋转片，磁致旋光片8设在磁场H中，磁场H可以由永磁体或电磁体提供。棱镜9设有一个 入射和出射的端面91与两个反射面92、 93，其激光入射和出射的端面91居中设有光路阻断 材料3，阻止光线垂直传播。偏振起偏器4和波片设在环形光路内，在环形光路内还可以设 有非线性光学倍频晶体6。如图5所示，当仅有后腔镜12时，激光增益介质7遥对后腔镜12 的反射面71镀有高反射膜S1，当波片设在棱镜9的激光出射光路上时，为1/2波片51，如 图4所示，当波片设在棱镜9的激光入射以及出射光路上时，为1/4波片52。以上结构同样 可以实现单向环形谐振输出。又请参阅图6或7所示，本发明还可以包括前后腔镜ll、 12或后腔镜12与棱镜9构成 环形谐振腔，棱镜9可以采用四角棱镜或者三角棱镜，其设有一个或两个反射面92、 93，激 光增益介质7、磁致旋光片8或有磁致旋光效应激光增益介质2与波片、偏振起偏器4设置 在环形光路中，在环形光路内还可以设有非线性光学倍频晶体6。磁致旋光片8或有磁致旋光效应激光增益介质3设在磁场H中，如图6所示，当波片设在激光出射光路上时，为1/2 波片51;如图7所示，当波片设在激光入射以及出射光路上时，为1/4波片52;当棱镜9为 三角棱镜，设有两个反射面92、 93时，另一面91居中设有光路阻断材料3，阻止光线垂直 传播。以上结构也可以实现单向环形谐振输出。上述的前后腔镜ll、 12为光学平片，或者是平凸透镜，或者是平凹透镜。 上述激光增益介质7可以是各向同性质激光增益介质，也可以是双折射晶体激光增益介质。上述激光增益介质7、磁致旋光片8、棱镜9或有磁致旋光效应激光增益介质2与波片、 偏振起偏器4等光学元件可以部分通过光胶，深化光胶或腔合构成单一整块。
权利要求
1、一种环形谐振腔激光器，其特征在于其包括后腔镜与有磁致旋光效应激光增益介质构成环形光路，有磁致旋光效应激光增益介质设在磁场H中，其设有一个入射和出射的端面与三个反射面，入射和出射的端面居中设有光路阻断材料，其遥对后腔镜的反射面镀有高反射膜，偏振起偏器和波片设在环形光路内，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光出射光路上时，为1/2波片，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光入射以及出射光路上时，为1/4波片。
2、 一种环形谐振腔激光器，其特征在于其包括前后腔镜或后腔镜与激光增益介质、磁 致旋光片、棱镜构成环形光路，磁致旋光片设在磁场H中，棱镜设有一个入射和出射的端面与两个反射面，其激光入射和出射的端面居中设有光路阻断材料，偏振起偏器和波片设在环 形光路内，当仅有后腔镜时，激光增益介质遥对后腔镜的反射面镀有高反射膜，当波片设在棱镜的激光出射光路上时，为l/2波片，当波片设在棱镜的激光入射以及出射光路上时，为 1/4波片。
3、 一种形谐振腔激光器，其特征在于其包括前后腔镜或后腔镜与棱镜构成环形谐振腔，棱镜设有一个或两个反射面，激光增益介质、磁致旋光片或有磁致旋光效应激光增益介质与 波片、偏振起偏器设置在环形光路中，磁致旋光片或有磁致旋光效应激光增益介质设在磁场H中，当波片设在激光出射光路上时，为l/2波片，当波片设在激光入射以及出射光路上时， 为1/4波片。
4、 根据权利要求3所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其棱镜采用四角棱镜或者 三角棱镜，当棱镜为三角棱镜，设有两个反射面时，另一面居中设有光路阻断材料。
5、 根据权利要求2或3所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其磁致旋光片是磁光 玻璃或者法拉第旋转片
6. 根据权利要求1、 2 、 3或4所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于在环形光路内 设有非线性光学倍频晶体。
7、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其前后腔镜为 光学平片，或者是平凸透镜，或者是平凹透镜。
8、 根据权利要求l、 2 、 3或4所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其偏振起偏 器采用布儒斯特片，双折射晶体楔角片，双折射晶体楔角片对，PBS棱镜，Walk-off晶体。
9、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其光路阻断材 料为非光学表面、膜层光学吸收物或孔。
10、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的一种形谐振腔激光器，其特征在于其激光增益 介质、磁致旋光片、棱镜或有磁致旋光效应激光增益介质与波片、偏振起偏器等光学元件可 以通过光胶，深化光胶或腔合构成单一整块。
全文摘要
本发明公开了一种环形谐振腔激光器，其包括后腔镜与有磁致旋光效应激光增益介质构成环形光路，有磁致旋光效应激光增益介质设在磁场H中，其设有一个入射和出射的端面与三个反射面，入射和出射的端面居中设有光路阻断材料，其遥对后腔镜的反射面镀有高反射膜，偏振起偏器和波片设在环形光路内，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光出射光路上时，为1/2波片，当波片设在有磁致旋光效应激光增益介质的激光入射以及出射光路上时，为1/4波片，利用磁致旋光效应、波片、偏振起偏器共同作用对环形光路中一个方向传播的光进行偏振损耗，实现单向环形谐振。
文档编号H01S3/081GK101272033SQ20081007102
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者凌吉武, 砺 吴, 玉 孙, 彭永进, 杨建阳, 磊 郭, 陈卫民, 马英俊 申请人:福州高意通讯有限公司