专利名称：一种调节柱面镜曲率半径的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种调节柱面镜曲率半径的装置。
背景技术：
激光器工作时激光介质吸收的泵浦光能量，除一部分以激光方式输出外，其他能量大多数转变为热并沉积在激光工作物质内使其产生温升，在不断重复泵浦和热传导作用下，工作物质内温度梯度不断増加，工作物质中温度梯度的存在使原本折射率完全均匀的工作物质变为类透镜介质，光束通过工作物质后发生聚焦，俗称为热自聚焦。热自聚焦不但使激光束发散角迅速増加，不利于后续继续利用，更为严重的是会在工作物质内部产生实焦点，它将在材料内部产生激光损伤。
为了减轻热透镜效应对激光器件的影响，目前广泛采用将工作物质端面磨成凹面以作补偿，但只能对特定泵浦功率下的特定的热透镜效应进行补偿，同时加工精确的凹面晶体会增大工艺成本。另外，在晶体外形一定的条件下，利用“基模热稳腔”思想设计谐振腔是ー种常用方法，即当激光的參数满足一定条件时，能使基模參数在一定泵浦功率范围内保持不变或变化甚缓。这种方法通常要求激光介质尽可能靠输出耦合镜一端，腔长比激光晶体长的多，同样的这种形式的激光器只能在泵浦功率在较小范围内变化的情况下稳定工作，如果泵浦功率范围变化较大，这种稳腔结构将会被打破，输出光远场发散角及束宽都会发生比较大的变化。为了实现较大泵浦功率范围内实现激光器的稳定工作，人们设法寻找外加的附加补偿装置来实现热透镜效应的补偿。2003年8月27日公告授权的申请号为02266147. 6的中国实用新型专利说明书中公开了ー种新型的热稳腔，在固体激光介质与输出镜之间设置一面由步进电机驱动的补偿透镜，补偿透镜根据固体激光介质功率的大小，由步进电机驱动前后移动调整补偿透镜的位置。该补偿装置的所应用的光学原理是使激光介质与补偿透镜之间的距离始终保持为热透镜焦距与补偿透镜焦距之和，即使热透镜与补偿透镜形成开普勒望远镜，由此来达到补偿固体激光介质的热透镜效应，使不稳定腔变为稳定腔，高功率的激光输出具有较好的稳定性和光束质量的目的。但是上述的补偿装置存在以下问题该补偿装置的补偿方法是使棒与透镜之距离等于“热透镜焦距与透镜焦距之和”即热透镜与透镜形成开普勒望远镜，该补偿装置只有当热透镜焦距很小吋，“热透镜焦距与透镜焦距之和”可为实际激光器件采用，当热透镜焦距较大(如几米)吋，“热透镜焦距与透镜焦距之和”相当大，难于为实际激光器件采用；光学谐振腔内插入柱面镜使激光损耗增加，会导致激光能量转换效率下降。上述的公布的发明是建立在热透镜效应轴対称的情况下进行的，当激光谐振腔产生的热效应不是轴对称，如板条激光器，需要在ー维方向进行调节。
发明内容
本发明为了提供ー种结构简单、装配容易的在ー维方向补偿激光器热透镜效应的装置，及进ー步維持在泵浦功率较大范围变化时激光器的稳定工作。一种调节柱面镜曲率半径的装置，包括夹持机构，用于固定柱面镜；压カ均匀分布部件，用于使所述调节机构对柱面镜施加的压カ沿柱面镜外表面垂直方向均匀分布；调节机构，所述调节机构通过所述压カ均匀分布部件与所述柱面镜的外表面相连接，用于对所述柱面镜施加压カ以改变柱面镜曲面的曲率。其中，所述调节机构包括顶杆、顶杆支座和顶杆驱动单元，所述顶杆安装在所述顶杆支座上并垂直于所述柱面镜的外表面，所述顶杆一端与所述压カ均匀分布部件相连接， 另一端与所述顶杆驱动单元相连接，所述顶杆驱动单元用于驱动所述顶杆在水平方向上移动以调节所述顶杆对所述柱面镜外表面的压力。其中，所述压カ均匀分布部件安装在所述柱面镜外表面竖直方向的中心线上，所述顶杆连接在所述压カ均匀分布部件的中心。其中，所述压カ均匀分布部件与所述柱面镜的连接方式为粘接或机械连接。其中，所述顶杆与所述压カ均匀分布部件的连接方式为接触连接。其中，所述顶杆与所述顶杆驱动单元相连接端设有外螺纹，所述顶杆驱动单元设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，转动所述顶杆驱动单元可以推动所述顶杆在水平方向移动。其中，所述顶杆为压电陶瓷材料，所述顶杆驱动单元为压电陶瓷电源，所述顶杆与所述顶杆驱动单元通过电缆相连接，所述顶杆驱动单元通过电压的变化控制所述连接杆水平方向移动。其中，所述顶杆驱动单元连接有激光泵浦反馈装置，所述激光泵浦反馈装置用于在泵浦功率发生变化时，控制所述顶杆驱动单元电压，实现所述顶杆在水平方向的位置调整。其中，所述连接杆贯穿所述连接杆支座，所述连接杆与所述连接杆支座直接采用螺纹方式连接。其中，所述连接杆支座顶部有卡槽，所述连接杆安装在所述卡槽内，所述连接杆在所述卡槽内可以在水平方向移动。本发明提供的一种调节柱面镜曲率半径的装置，安装在激光器的柱面镜的外側，该结构简单、易于装配，当激光器的泵浦功率发生变化时，通过调节机构调节柱面镜的曲率半径，柱面镜的曲率半径的变形量可补偿热透镜焦距的变化，使得输出镜的基模高斯光斑尺寸和光远场发散角保持不变，維持激光系统的稳定工作，避免激光器内部的材料发生激光损伤；进ー步地，采用压电陶瓷材料和压电陶瓷电源进行驱动，实现了柱面镜曲率半径的连续变化，保证在泵浦功率较大变化范围时激光器的稳定工作。
图I是本发明装置的结构示意2是本发明实施例一的激光器的结构示意图；图3是本发明曲率半径调节原理图4是本发明等效谐振腔的示意图；图5是本发明实施例ニ的激光器热透镜效应的补偿装置的结构示意图。其中，I、底座；2、柱面镜；3、激光介质；4、输出镜；5、调节机构；2_1、夹持机构；3-1、冷却模块；4-1、输出镜调节机构；5-1、顶杆；5-2、顶杆支座；5-3、顶杆驱动单元；a、夕卜表面山、内表
权利要求
1.一种调节柱面镜曲率半径的装置，其特征在于，包括 夹持机构，用于固定柱面镜； 压カ均匀分布部件，用于使所述调节机构对柱面镜施加的压カ沿柱面镜外表面垂直方向均匀分布； 调节机构，所述调节机构通过所述压カ均匀分布部件与所述柱面镜的外表面相连接，用于对所述柱面镜施加压カ以改变柱面镜曲面的曲率。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述调节机构包括顶杆、顶杆支座和顶杆驱动单元，所述顶杆安装在所述顶杆支座上并垂直于所述柱面镜的外表面，所述顶杆一端与所述压カ均匀分布部件相连接，另一端与所述顶杆驱动单元相连接，所述顶杆驱动单元用于驱动所述顶杆在水平方向上移动以调节所述顶杆对所述柱面镜外表面的压力。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述压カ均匀分布部件安装在所述柱面镜外表面竖直方向的中心线上，所述顶杆连接在所述压カ均匀分布部件的中心。
4.如权利要求I或3所述的装置，其特征在于，所述压カ均匀分布部件与所述柱面镜的连接方式为粘接或机械连接。
5.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述顶杆与所述压カ均匀分布部件的连接方式为接触连接。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在干，所述顶杆与所述顶杆驱动单元相连接端设有外螺纹，所述顶杆驱动单元设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，转动所述顶杆驱动单元可以推动所述顶杆在水平方向移动。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述顶杆为压电陶瓷材料，所述顶杆驱动单元为压电陶瓷电源，所述顶杆与所述顶杆驱动单元通过电缆相连接，所述顶杆驱动单元通过电压的变化控制所述连接杆水平方向移动。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述顶杆驱动单元连接有激光泵浦反馈装置，所述激光泵浦反馈装置用于在泵浦功率发生变化时，控制所述顶杆驱动单元电压，实现所述顶杆在水平方向的位置调整。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接杆贯穿所述连接杆支座，所述连接杆与所述连接杆支座直接采用螺纹方式连接。
10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接杆支座顶部有卡槽，所述连接杆安装在所述卡槽内，所述连接杆在所述卡槽内可以在水平方向移动。
全文摘要
本发明公开了一种调节柱面镜曲率半径的装置，包括夹持机构，用于固定柱面镜；压力均匀分布部件，用于使所述调节机构对柱面镜施加的压力沿柱面镜外表面垂直方向均匀分布；调节机构，所述调节机构通过所述压力均匀分布部件与所述柱面镜的外表面相连接，用于对所述柱面镜施加压力以改变柱面镜曲面的曲率。
文档编号H01S3/136GK102684060SQ20121015146
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者巩马理, 张海涛, 柳强, 胡震岳, 闫平, 黄磊 申请人:清华大学