专利名称:锁模激光染料盒的制作方法
本发明与激光器有关，锁模激光染料盒是锁模激光器的重要元件之一。
已有的锁模激光染料盒，目前广泛使用的是由谐振腔的全反射镜和通光壁及其侧壁构成的空腔。在空腔中充以饱和吸收溶液，例如五甲川-二氯乙烷溶液。但是这种染料盒在锁模激光器运转使用中存在下面的问题激光器输出的锁模脉冲宽度宽且不稳定，例如以Nd∶YAG作激活介质时，锁模脉冲宽度大于30PS，以钕玻璃作激活介质时，锁模脉冲宽度大于20PS，有时甚至宽达80PS，而且锁模脉冲往往是多个脉冲的包络，即在一个主脉冲近旁还伴有几个小脉冲，这种多峰脉冲的结构是随机的。这对于时间定量带来很大困难。造成这种问题的原因就是染料盒的通光壁的设计不合理，使得经全反射镜回射的激光在通光壁的空气界面造成反射，而且这一反射的激光瞬间又通过主激光束所经过的饱和吸收溶液区。
本发明的目的是为了克服上述困难，提供一种可以获得近高斯形的窄的锁模脉冲的锁模激光染料盒。
本发明的构思是通过改进染料盒通光壁的结构，如图所示，使得经通光壁的空气界面(5)反射的激光不再经过主激光束所经过的可饱和吸收溶液区。其具体方案是将通光壁设计成横置的满足下列条件的斜截柱体tgα≥ (d)/(2l) (1)α＜Sin-1( 1/(n) ) (2)
其中d是主激光束的直径;1是染料盒中心线与通光壁的空气界面(5)和溶液界面(6)的交点之间的距离;α是通光壁空气界面法线与染料盒中心线之间的夹角;n是通光壁斜截柱体的材料的折射率。
为了获得窄脉充染料盒中染料的厚度即空腔(3)的厚度应小于1mm，为了提高锁模激光器的工作频率，染料盒的全反射镜(1)上开有供染料溶液流动的溶液通道孔。
使用本发明的染料盒优点是明显的，锁模激光器可以获得全是近高斯形的激光脉冲，而且脉冲宽度较窄，例如钕玻璃作激活介质时，一般脉冲宽度小于10PS，Nd∶YAG作激活介质时，一般脉冲宽度小于20PS，大大提高了锁模脉冲的质量，有利于时间定量测量。
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
图1是本发明的锁模激光器染料盒经中心的剖面示意图。
图中(1)是构成激光谐振腔的全反射镜，也是染料盒的一个壁，其上开有一个或二个溶液通道孔(4)，供染料溶液进出空腔(3)，以构成流动染料盒。
图中(2)是一个横置的斜截柱体的通光壁，其材料可以选用通光性好的材料，例如光学玻璃。熔石英或水晶等，而且斜截柱体可为斜截园柱体，或斜截方柱体，或其他形状的斜截柱体，其关键是斜截柱体的溶液界面(6)与空气界面(5)与染料盒中心线交点之间的距离1，空气界面法线与染料盒中心线之间的夹角应满足关系式(1)和(2)。
当激光束直径d≤14mm时，对于光学玻璃、熔石英或水晶作斜截柱体时，斜截柱体只要满足1＞20mm，20°＜α＜40°就已足够。
斜截柱体的侧面(或非通光面)磨毛，以防止经空气界面(5)反射的激光当射到斜截柱体的侧面再反射而通过主激光束所经过的可饱和吸收溶液区而影响锁模激光脉冲。
一个具体实例全反射镜(1)是平面镀全反射介质膜，通光壁的斜截园柱体的1＝25mm，α＝33°，充五甲川-二氯乙烷溶液的厚度即空腔厚度为0.2mm左右，溶液流动，钕玻璃棒作激光激活介质，激光束直径d＝8mm，输出的锁模激光脉冲都是近高斯形的，如图2所示，输出波形稳定，脉冲宽度6～9PS。
权利要求
1.一种在通光壁(2)和谐振腔全反镜(1)之间构成可装染料溶液的空腔(3)的用于锁模激光器的染料盒，其特征在于所说的通光壁是一横置的满足下列条件的斜截柱体tgα≥ (d)/(2l) ,α＜sin-1( 1/(η) )其中d是激光束的直径，1是染料盒中心线与通光壁的空气界面(5)和溶液界面(6)的交点之间的距离，a是通光壁空气界面法线与染料盒中心线之间的夹角，n是通光壁斜截柱体的材料的折射率。
2.一种按照权利要求
1所说的染料盒，其特征在于所说的通光壁的材料为玻璃，熔石英或水晶，当激光束直径d≤14mm时，通光壁的斜截柱体满足下列条件1＞20mm20°＜α＜40°
3.一种按照权利要求
1或2所说的染料盒，其特征在于所说的通光壁斜截柱体的侧面为毛面。
4.一种按照权利要求
1、2、3所说的染料盒，其特征在于所说的空腔(3)的厚度小于1mm。
5.一种按照权利要求
1、2、3所说的染料盒，其特征在于所说的全反射镜(1)上开有一或二个溶液通道孔(4)，供染料溶液进出空腔。
6.一种按照权利要求
4所说的染料盒，其特征在于所说的全反射镜(1)上开有一或二个溶液通道孔(4)，供染料溶液进出空腔。
专利摘要
锁模激光染料盒是一种在通光壁和谐振腔全反射镜之间构成盛饱和吸收染料溶液的空腔的染料盒，其特征在于所说的通光壁是一横置的斜截柱体，保证由其空气界面反射的激光不通过主激光束经过的染料溶液区。在锁模激光器运转中，可获得全是近高斯形的窄的锁模激光脉冲。
文档编号H01S3/02GK85105674SQ85105674
公开日1987年1月21日 申请日期1985年7月23日
发明者高福源, 陈淑琴 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan