折叠式激光器谐振腔及激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型适用激光器结构【技术领域】，提供了一种折叠式激光器谐振腔及一种激光器，所述谐振腔包括上层谐振腔结构和下层谐振腔结构，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构之间通过锁相镜片装置固定连接。采用本实用新型的技术方案，提高了谐振腔功率，结构简单，成本低廉。
【专利说明】 折叠式激光器谐振腔及激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于C02激光器【技术领域】，尤其涉及一种C02激光器谐振腔及激光器。【背景技术】
[0002]高功率轴快流C02激光器诞生以来，以转换效率高，输出模式好，性能稳定，较横流C02激光器体积小等优势在工业生产中得到广泛应用。随着应用范围的逐步扩展，对输出功率的要求也在不断的提升。从最初的IKW轴快流激光器到目前的5KW，8KW甚至IOKW甚至更高的激光器都有需求。
[0003]对于C02激光器来说，影响激光器功率的一个重要方面就是谐振腔内工作气体的有效模体积。换句话说也就是能够提供受激辐射从而产生激光的工作气体的体积。由于放电管的直径增大到一定程度，激光器的输出模式会变差，并且功率密度下降，影响激光的最终使用效果。除提供放电激励的转换效外，另一种方法就是延长谐振腔有效激励的长度。一般来说通过增加放电管总的数量，来增加谐振腔的长度，同时使用反射镜组成折叠谐振腔，来减少谐振腔所占的空间体积。
[0004]请参见图1和图2，其中，图1为现有的普通U型折叠谐振腔结构示意图；图2为现有的环形折叠谐振腔结构示意图。普通的折叠谐振腔一般为U型折叠腔或者环形腔，这两种谐振腔各有优缺点，生产中各有使用。由于受到体积大小等原因的限制，U型折叠谐振腔最多使用两折叠或者说三路12根放电管的结构(如图1)。而环形谐振腔使用上下双层结构，采用8路16根放电管放电的结构(如图2)。对于U型折叠谐振腔，一般采用12根或以下放电管进行工作，所以通常输出功率为5KW以下。环形谐振腔采用16根放电管，另外由于结构原因，一般采用射频放电激励，技术门槛较高。另外由于结构布局过于紧凑，对零部件的加工精度非常高，导致最终产品价格昂贵。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种激光器谐振腔，旨在解决现有的激光器谐振腔输出功率低、结构复杂、成本较高的问题。
[0006]本实用新型是这样实现的，一种折叠式激光器谐振腔，所述谐振腔包括上层谐振腔结构和下层谐振腔结构，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构之间通过锁相镜片装置固定连接。
[0007]较优的，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构均呈U型，所述两层谐振腔结构平行放置；每层谐振腔结构的靠近U型开口底部处各设置一反射镜；
[0008]所述上层谐振腔结构中，靠近U型开口的两端部处的放电管分别固定连接一输出镜和一锁相镜片；所述下层谐振腔结构中，靠近U型开口的两端部处的放电管分别固定连接一尾镜和另一锁相镜片。
[0009]较优的，所述锁相镜片装置为所述两个锁相镜片(a)、(b)通过角块固定连接在所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构的镜座上的装置。[0010]较优的，每层谐振腔结构包括四组结构相同的放电单元，每组放电单元包括两根放电管和设置在两根放电管之间的十字管，
[0011]较优的,所述反射镜的入射光与反射光成90度夹角。
[0012]本实用新型的另一目的在于提供一种具有前述谐振腔结构的激光器。
[0013]本实用新型所公开的技术方案，较现有技术相比，提高了功率，且结构简单，成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有的普通U型折叠谐振腔结构示意图；
[0015]图2为现有的环形折叠谐振腔结构示意图；
[0016]图3是本实用新型实施例所提供的激光器谐振腔整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018]请参见图3，为本实用新型实施例所提供的折叠式激光器谐振腔整体结构示意图。
[0019]如图3所示，本实用新型实施例所公开的折叠式激光器谐振腔结构，包括上层谐振腔结构和下层谐振腔结构，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构之间通过锁相镜片装置I固定连接。上层谐振腔结构和下层谐振腔结构均呈U型，且上层谐振腔结构和下层谐振腔结构平行放置。
[0020]由图3中可以看出，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构均包括四个结构相同的放电单元，上层谐振腔结构和下层谐振腔结构均呈U型，所述两层谐振腔结构平行放置；每个放电单元包括两根放电管4和设置在两根放电管之间的十字管5，每层谐振腔结构的靠近U型开口底部处的放电管4各设置一反射镜6，分别为折返镜c、d、e、f。
[0021]在上层谐振腔结构中，靠近U型开口的一端部处的放电管4固定连接一输出镜3，靠近U型开口另一端部处的放电管4固定连接一锁相镜片a。
[0022]在下层谐振腔结构中，靠近U型开口的一端部处的放电管固定连接一尾镜2，靠近U型开口另一端部处的放电管固定连接一锁相镜片b。
[0023]锁相镜片装置I为两个锁相镜片a、b通过角块固定连接在上层谐振腔结构和下层谐振腔结构靠近U型开口端面处的镜座上的装置(镜座在图3中未示出)。
[0024]在本发明实施方式中，输出镜3是采用红外晶体制成部分反射部分透射的镜片，一部分光线透射过输出镜3传输到谐振腔外成为激光输出，另一部分被反射回谐振腔继续参与震荡。尾镜2是采用高反射镀膜的反射镜。尾镜2和输出镜3—样，通常采用具有一定曲率的球面镜，来满足谐振腔对输出模式和功率的要求。锁相镜片a、b为入射到该镜片上的光束在经过镜片反射时原偏振状态不发生改变的镜片。
[0025]在本发明实施方式中，规定水平方向为尾镜2、折返镜e、c和锁相镜片b连线所构成的平面。同理，输出镜3、折返镜f、d和锁相镜片a连线所构成的平面亦为水平方向。竖直方向是与水平方向相互垂直的方向，如c、d连线的方向。规定U型开口一端为左侧,U型底部一端为右侧。
[0026]在本发明实施方式中包括四路放电管，分别为:第一路放电管、第二路放电管、第三路放电管、第四路放电管。输出镜3和折返镜f所在的放电管为第一路放电管，锁相镜片a和折返镜d所在的放电管为第二路放电管，锁相镜片b和折返镜c所在的放电管为第三路放电管，尾镜2和折返镜e所在的放电管为第四路放电管。
[0027]其工作原理如下:在第四路放电管中，从尾镜2反射回谐振腔的激光，传输到折返镜e后，水平偏转90°到达折返镜C，再水平偏转90°光线转入第三路放电管中，在第三路放电管中从折返镜c传输到锁相镜片b。锁相镜片b将激光在竖直方向向上偏转90度，使激光沿竖直方向传输到锁相镜片a。经锁相镜片a在水平平面内向右偏转90度，进入第二路放电管。在第二路放电管中，激光从锁相镜片a传输到折返镜d。在折返镜d处，激光被折返镜d在水平方向偏转90度到达折返镜f。经折返镜f在水平方向向左偏转90度，进入第一路放电管。在第一路放电管中，激光从折返镜f传输到输出镜3。
[0028]被输出镜3反射回谐振腔的一部分激光，在第一路放电管中从输出镜3传输到折返镜f。折返镜f在水平方向将激光偏转90度到达折返镜d。折返镜d在水平方向将激光反射90度，进入第二路放电管。在第二路放电管中，激光从折返镜d传输到锁相镜片a。锁相镜片a使激光沿竖直方向向下偏转90度传输到锁相镜片b。锁相镜片b使激光向右偏转90度，进入第三路放电管。在第三路放电管中，激光从锁相镜片b传输到折返镜C。折返镜c将激光束在水平方向偏转90度到达折返镜e。折返镜e在水平方向将激光束向左偏转90度，进入第四路放电管。在第四路放电管中，激光从折返镜e传输到尾镜2。到达尾镜2的光线被尾镜2反射回谐振腔，通过上述过程从而在谐振腔内往返震荡，形成连续激光输出，从而达到输出和泵浦的平衡。。
[0029]在该谐振腔中，对于反射镜C、d、e、f来说，由于谐振腔内激光每次往返时入射光和反射光线夹角90°，满足了布儒斯特窗口条件，所以经折返镜反射的光线为线偏振光，偏振方向为垂直于反射面。即从第一路放电管经折返镜f、d进入第二路放电管和从第三路放电管经折返镜c、e进入第四路放电管，偏振方向均为竖直方向。为了防止激光从第二路放电管进入第三路放电管偏振状态不反射改变，所以镜片a、b采用锁相镜片(Phase LockingMirror)。
[0030]该谐振腔结合了 U型谐振腔结构简单和环形谐振腔有效放电管数量较多的优点。该谐振腔结合了 U型谐振腔结构简单和环形谐振腔有效放电管数量较多的优点。较宽松的结构，容纳16根放电管，较U型折叠谐振腔的8根或12根放电管，功率明显提高。而与使用射频放电激励的环形谐振腔相比，该谐振腔可选高压直流放电和射频放电两种工作方式。
[0031]本实用新型实施例的另一目的在于提供了一种包括前述谐振腔结构的激光器，激光器推荐为C02激光器。
[0032]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种折叠式激光器谐振腔，其特征在于，所述谐振腔包括上层谐振腔结构和下层谐振腔结构，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构之间通过锁相镜片装置(I)固定连接。
2.根据权利要求1所述的折叠式激光器谐振腔，其特征在于，所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构均呈U型，所述两层谐振腔结构平行放置； 每层谐振腔结构的靠近U型开口底部处各设置一反射镜； 所述上层谐振腔结构中，靠近U型开口的两端部处的放电管分别固定连接一输出镜(3)和一锁相镜片(a)； 所述下层谐振腔结构中，靠近U型开口的两端部处的放电管分别固定连接一尾镜(2)和另一锁相镜片(b)。
3.根据权利要求2所述的折叠式激光器谐振腔，其特征在于，所述锁相镜片装置(I)为所述两个锁相镜片(a)、(b)通过角块固定连接在所述上层谐振腔结构和下层谐振腔结构的镜座上的装置。
4.根据权利要求2所述的折叠式激光器谐振腔，其特征在于，每层谐振腔结构包括四组结构相同的放电单元，每组放电单元包括两根放电管和设置在两根放电管之间的十字管。
5.根据权利要求2所述的折叠式激光器谐振腔，其特征在于，所述反射镜的入射光与反射光成90度夹角。
6.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的折叠式激光器谐振腔。
【文档编号】H01S5/10GK203707561SQ201420002654
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】魏宁, 黎鹏, 卢洪湖, 周桂兵, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司