专利名称：一种激光腔内起偏器及激光腔结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种激光腔内起偏器及激光腔结构。
背景技术：
在激光领域中，往往会需要一种起偏元件对激光器内的本征模式进行偏振选择， 以达到提高激光效率、获得高消光比激光输出等目的。传统的是在激光腔内加入布儒斯特 片、偏振吸收片等各种偏振选择元件进行起偏。但是往往出入这些元件会大幅增加激光器 的损耗，或者尺寸较大，难以集成到微片激光器中。申请号为CN200910165033. 0的中国发 明专利，公开了一种用于腔内起偏的吸收型起偏器。在这个专利中，利用掺杂的各向异性晶 体两个偏振方向在部分光谱范围内的吸收不一致构成的偏振器和部分偏振器。它往往会大 幅增加激光器的损耗，而且其光谱范围小，需要利用不同的各向异性晶体来实现不同光谱 波段的起偏。
发明内容
为克服上述问题，本发明提出了一种激光腔内起偏器及相应的激光腔结构。为达到上述目的，本发明提供的技术方案为一种激光腔内起偏器，包括一块双折 射晶体，其特征在于所述的双折射晶体是均勻性较差的Walk-off晶体，如YV04双折射晶 体或者a-BBO等其它的双折射晶体。所述的Walk-off晶体的出射端面传播的e光与ο光 存在一定夹角，严重时该晶体内e，ο光每传播Icm便可产生60〃 -70〃的偏角。进一步的，所述的Walk-off晶体起偏器可与一均勻激光增益介质和一后腔镜片 构成一种半分离式激光腔结构。所述的激光增益介质的前端面镀激光前腔镜膜，所述的后 腔镜片的前端面镀激光后腔镜膜，二者构成激光谐振腔。进一步的，所述的Walk-off晶体起偏器也可与一均勻激光增益介质构成一种微 片式激光腔结构。所述的激光增益介质的前端面镀激光前腔镜膜，所述的Walk-off晶体起 偏器的后端面镀激光后腔镜膜，二者构成激光谐振腔。更进一步的，可在上述微片式激光腔结构中插入一被动调Q晶体或者倍频晶体等 其它的非线性晶体材料，如Cr :YAG，这样便可以得到高偏振比的调Q脉冲激光输出。进一步的，所述的Walk-off晶体起偏器还可与一双折射晶体和一均勻激光增益 介质构成一种Iyot (立奥)滤波器激光腔结构。所述的激光增益介质夹在所述的双折射晶 体与所述的Walk-off晶体起偏器中间；所述的双折射晶体的前端面镀激光前腔镜膜，所述 的Walk-off晶体起偏器的后端面镀激光后腔镜膜；所述的双折射晶体，如KTP晶体，与所述 的Walk-off晶体起偏器构成Iyot滤波器激光谐振腔，在激光腔内形成选纵膜以及起偏的 双重作用。更进一步的，上面所述的激光增益介质，常用的如Nd =YAG ；上述所有激光腔结构 中，可以利用e光的偏折引入损耗使得e光损耗掉，而ο光垂直于谐振腔无损耗在激光起 振，形成单偏振的激光振荡，起到在激光腔中起偏的效果；也可以在Walk-off分光端，使后腔镜和e光垂直，此时ο光与腔镜的法线形成一非零的夹角在激光腔中被损耗掉，从而e光 起偏振荡，形成单偏振的激光振荡，起到在激光腔中起偏的效果。本发明的一种激光腔内起偏器具有体积小、激光损耗小、光谱范围广、易于大批量 生产、成本较低等优点，可应用于微片式或分离腔式等多种激光腔结构中。
图1是一种半分离式激光腔结构示意图，其中O光起偏振荡，形成单偏振激光振 荡；
图2是一种半分离式激光腔结构示意图，其中e光起偏振荡，形成单偏振激光振荡； 图3是一种微片式激光腔结构示意图，其中ο光起偏振荡，形成单偏振激光振荡； 图4是一种微片式激光腔结构示意图，其中e光起偏振荡，形成单偏振激光振荡； 图5是一种微片式被动调Q激光腔结构示意图，其中ο光起偏振荡，形成单偏振激光振
荡；
图6是一种微片式被动调Q激光腔结构示意图，其中e光起偏振荡，形成单偏振激光振
荡；
图7是一种Iyot (立奥)滤波器激光腔结构示意图，其中ο光起偏振荡，形成单偏振激 光振荡；
图8是一种Iyot (立奥)滤波器激光腔结构示意图，其中e光起偏振荡，形成单偏振激 光振荡。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，对本发明做进一步描述说明。本发明提供的技术方案为一种激光腔内起偏器，包括一块双折射晶体，其特征在 于所述的双折射晶体是均勻性较差的Walk-off晶体，如YV04双折射晶体或者a-BBO等其 它的双折射晶体。所述的Walk-off晶体的出射端面传播的e光与ο光存在一定夹角，严重 时该晶体内e，ο光每传播Icm便可产生60" -70"的偏角。所述的Walk-off晶体应用于 微片式或分离式等多种激光腔结构中。其基本原理为利用均勻性较差的双折射晶体制作Walk-off晶体，由于其均勻性 的偏差，使得走离分开的e光与ο光在出射端面不再平行，而是存在一定的夹角θ。例如 YV04双折射晶体作为Walk-off晶体，由于通光方向不是与晶体生长方向重直，因此均勻 性较差，常常出射的ο光与e光有一定夹角，严重时该晶体内e，ο光每传播Icm便可产生 60〃 -70〃的偏角。利用这一特点，将此类Walk-off晶体引入到激光谐振腔中，利用e光的 偏折引入损耗使得e光损耗掉，而ο光垂直于谐振腔无损耗激光起振，形成单偏振的激光振 荡，起到在激光腔中起偏的效果。此种起偏器特别适合于平平腔的微片式激光器中的起偏， 也可以应用于其他腔型结构中，如分离腔结构中。另外，也可以采用让e光起振ο光损耗的 起偏效果，此时我们要求在Walk-off分光端，腔镜应当和e光垂直，此时ο光便会与腔镜的 法线形成一非零的夹角在激光腔中被损耗掉，从而e光起偏振荡，形成单偏振的激光振荡， 起到在激光腔中起偏的效果。本发明的一种激光腔内起偏器具有体积小、激光损耗小、光谱范围广、易于大批量生产、成本较低等优点，可应用于微片式或分离腔式等多种激光腔结构中，具体实施方式
如 下。实施例一如图1所示的一种半分离式激光腔结构，其中101为激光器前腔镜膜， 102为非双折射(光学性质均勻)激光增益介质，如Nd =YAG, 103为本发明提到的Walk-off 起偏器，如YV04或者a-BBO等其它的Walk-off类晶体，104为激光器后腔镜膜，105为后腔 镜片。在激光腔中ο光107与后腔镜104垂直在激光腔中形成振荡，出射的e光106与ο 光107有一偏角θ角，严重时该Walk-off晶体内e，ο光每传播Icm便可产生60〃 -70〃 的偏角，其在激光腔中偏折而损耗掉。最终激光腔中只有ο光起振，达到起偏的效果。另外，也可以使后腔镜104与e光106垂直，如图2所示，以使e光106在激光腔 中形成振荡，出射的e光106与0光107有一偏角θ角，严重时该Walk-off晶体内e，ο光 每传播Icm便可产生60" -70"的偏角，由此ο光在激光腔中偏折而损耗掉，最终激光腔中 只有e光起振，达到起偏的效果。实施例二 如图3所示的一种微片式激光腔结构，在实施例一的基础上，省去了后 腔镜片，直接将后腔镜膜204镀在了起偏器203上，激光增益介质202的前端面镀前腔镜膜 201，其中202为非双折射(光学性质均勻)激光增益介质，如Nd :YAG。在激光腔中ο光206 与后腔镜膜204垂直在激光腔中形成振荡，出射的e光205与0光206有一偏角θ角，严 重时该Walk-off晶体内e，o光每传播Icm便可产生60〃 -70〃的偏角，其在激光腔中偏折 而损耗掉。最终激光腔中只有ο光起振，达到起偏的效果。另外，也可以使后腔镜204与e光205垂直，如图4所示，以使e光205在激光腔 中形成振荡，e光205与0光206有一偏角θ角，严重时该Walk-off晶体内e，ο光每传播 Icm便可产生60" -70"的偏角，由此ο光在激光腔中偏折而损耗掉，最终激光腔中只有e 光起振，达到起偏的效果。进一步的，如图5、6所示，还可以在微片式结构中插入了被动调Q晶体207，如Cr YAG,这样便可以得到高偏振比的调Q脉冲激光输出。或者是插入倍频晶体等其他的非线性 晶体材料，以得到倍频激光输出。实施例三如图7所示的一种Iyot (立奥)滤波器激光腔结构，由双折射晶体307， 如KTP晶体，与本发明的Walk-Off晶体起偏器303构成Iyot (立奥)滤波器，在激光腔内形 成选纵膜以及起偏的双重作用。其中双折射晶体307的前端面镀激光前腔镜膜301，本起偏 器303的后端面镀激光后腔镜膜304，其中302为激光增益介质，如Nd :YAG。其中的双折 射晶体307也可以同时起到倍频或者其他的非线性频率变换的作用。在激光腔中ο光306 与后腔镜膜304垂直在激光腔中形成振荡，出射的e光305与ο光有一偏角θ角，严重时 该Walk-off晶体内e，o光每传播Icm便可产生60" -70"的偏角，其在激光腔中偏折而损 耗掉。最终激光腔中只有ο光起振，达到起偏的效果。另外，也可以使后腔镜304与e光305垂直，如图8所示，以使e光305在激光腔 中形成振荡，出射的e光305与0光306有一偏角θ角，严重时该Walk-off晶体内e，ο光 每传播Icm便可产生60" -70"的偏角，由此ο光在激光腔中偏折而损耗掉，最终激光腔中 只有e光起振，达到起偏的效果。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本专利，但所属领域的技术人员应该明 白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对
5本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种激光腔内起偏器，包括一块双折射晶体，其特征在于所述的双折射晶体是 均勻性较差且能使该晶体出射端面传播的e光与ο光产生一较大夹角的Walk-Off晶体 (103)。
2.如权利要求1所述的一种激光腔内起偏器，其特征在于所述Walk-off晶体(103) 为使其内的e，ο光每传播Icm便可产生60 “ -70 “偏角的晶体，所述的Walk-off晶体 (103)是YV04或者a-BBO晶体。
3.一种半分离式激光腔结构，包括一均勻激光增益介质(102)、一起偏器(103)和一 后腔镜片(105)，所述的激光增益介质的前端面镀激光前腔镜膜(101 )，后腔镜片的前端面 镀激光后腔镜膜(104)，其特征在于所述的起偏器为权利要求1或2所述的激光腔内起偏 器，位于所述的激光增益介质与后腔镜之间。
4.一种微片式激光腔结构，包括一均勻激光增益介质(202)和一起偏器(203)，所述的 激光增益介质的前端面镀激光前腔镜膜(201)，其特征在于所述的起偏器(203)为权利要 求1或2所述的激光腔内起偏器，所述的起偏器的后端面镀激光后腔镜膜(204)。
5.如权利要求4所述的一种微片式激光腔结构，其特征在于还包括一非线性晶体 (207);所述的非线性晶体夹在所述的激光增益介质(202)与Walk-off晶体起偏器(203)中 间。
6.如权利要求5所述的一种微片式激光腔结构，其特征在于所述的非线性晶体(207) 为被动调Q晶体或者倍频晶体。
7.—种Iyot (立奥)滤波器激光腔结构，包括一双折射晶体(307)、一均勻激光增益介 质(302)和一起偏器(303)，所述的激光增益介质(302)夹在所述的双折射晶体(307)与所 述的起偏器(303)中间，所述的双折射晶体的前端面镀激光前腔镜膜(301)，所述的起偏器 的后端面镀激光后腔镜膜(304)，其特征在于所述的起偏器为权利要求1或2所述的激光 腔内起偏器；所述的双折射晶体(307)与所述的Walk-off晶体起偏器(303)构成Iyot滤 波器激光谐振腔。
8.如权利要求7所述的一种Iyot滤波器激光腔结构，其特征在于，所述的双折射晶体 (307)是非线性频率变换晶体。
9.如权利要求8所述的一种Iyot滤波器激光腔结构，其特征在于所述的非线性频率 变换晶体是KTP晶体。
10.如权利要求3、4、7所述的激光腔结构，其特征在于所述的激光后腔镜与O光垂直 或者与e光垂直；所述的激光增益介质是Nd :YAG。
全文摘要
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种激光腔内起偏器。本发明公开了一种激光腔内起偏器及激光腔结构，其利用一般作为废品的均匀性较差的双折射晶体制作的Walk-off晶体，由于其均匀性的偏差，使得走离分开的e光与o光在出射端面不再平行，而是存在一定的夹角θ，将其作为起偏器应用到激光谐振腔中，利用e光的偏折引入损耗使得e光损耗掉，而o光垂直于谐振腔无损耗激光起振，或者使e光垂直于谐振腔无损耗激光起振，形成单偏振的激光振荡，起到在激光腔中起偏的效果。本发明的一种激光腔内起偏器具有体积小、激光损耗小、光谱范围广、易于大批量生产、成本较低等优点，可应用于微片式或分离腔式等多种激光腔结构中。
文档编号H01S3/08GK102074885SQ201010611060
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者卢秀爱, 吴砺, 贺坤 申请人:福州高意通讯有限公司