激光器谐振腔的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种激光器谐振腔。
【背景技术】
[0002]工业用大功率轴快流C02激光器产生于上世纪八十年代，近十几年来技术不断改进并逐渐趋于成熟，输出功率主要集中在IKW?1KW之间，应用于金属板材的切割和焊接。
[0003]大功率轴快流C02激光器为了提高输出功率，通常增加有效激励长度来增加谐振腔的输出功率。为了避免空间体积过大，通常使用折返镜组成的折叠谐振腔来压缩空间体积。由于折返镜在谐振腔中通常使得入射光和反射光夹角为90°，满足布儒斯特窗口条件，经折返镜反射后的反射光，大部分的偏振方向垂直于反射面，即P偏振光。具体情况参考图1o由于激光在谐振腔内往返震荡时，最终S偏振光得到抑制，输出的线偏振光为P偏正光，偏振的方向取决于谐振腔折返镜的空间结构布局。
[0004]由于切割时金属板材在X和y方向对线偏振光的吸收率不同，导致切缝在这两个方向上宽度不一致，严重影响切割质量。而对于圆偏振光来说，材料对其在各个方向上的吸收率是相同的，因此各个方向的切割效果也是一样的。所以为保证切割质量，在激光切割设备中均采用圆偏振光。通常的办法是在激光输出的光路上，加上一个圆偏镜片将线偏振光转换为圆偏振光。
[0005]和圆偏振光相比，径向偏振光具有各向异性特点，能更好地被材料吸收，因此近几年来成为在激光切割领域不断尝试的热点。一种较为有效的产生径向偏振的方法是采用衍射光栅镜作为激光器尾镜。由于衍射光栅镜对径向和角向偏振具有选择吸收性，对径向偏振为全反射，对角向偏振具有一定的吸收，因此径向偏振得到放大，角向偏振被抑制。这就是衍射光栅镜产生径向偏振光的机制。
[0006]但是这种衍射光栅镜不能直接在传统的工业用大功率C02激光器中产生稳定的径向偏振光。这是因为大功率C02激光器谐振腔中的偏振机制与衍射光栅镜的偏振机制相互冲突。折叠谐振腔由于折返镜的存在，产生的偏振光为线偏振光，而衍射光栅镜则产生径向偏振光，两种偏振态不相同。如果把产生径向偏振光的衍射光栅简单应用于传统C02激光器折叠谐振腔中，由于两种偏振机制同时起作用，相互影响，最终输出的偏振态将是不稳定的，杂乱的。
[0007]因此，在大功率C02激光器的折叠谐振腔中解决偏振状态不稳定的问题，是将径向偏振光栅应用到激光切割方面必须面对的一个问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种激光器谐振腔，通过在谐振腔内设置折反镜以消除线偏振光，旨在解决现有技术中激光器谐振腔偏振无法消除的问题。
[0009]本发明是这样实现的，一种激光器谐振腔包括沿激光束的光路依次顺序连接且分布于不同平面的尾镜、第一折反镜、第二折反镜、第三折反镜、第四折反镜以及输出镜。所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜和所述第三折反镜位于第一平面上。所述第二折反镜、所述第三折反镜、所述第四折反镜和所述输出镜位于第二平面上。所述第一平面与所述第二平面相互垂直；所述光路在所述第一平面上的所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜和所述第三折反镜之间的被折叠次数和在所述第二平面上的所述第二折反镜、所述第三折反镜、所述第四折反镜和所述输出镜之间的被折叠次数相同，相邻两个光路相互垂直。
[0010]进一步地，位于所述第一平面内的所述第一折反镜、所述第二折反镜和所述第三折反镜的反射平面与所述第一平面平行，位于所述第二平面内的所述第二折反镜、所述三折反镜和所述第四折反镜的反射平面与所述第二平面平行。
[0011]进一步地，所述激光束的s偏振和P偏振在所述光路上相互垂直且均垂直于所述光路。
[0012]进一步地，所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜、所述第三折反镜和所述第四折反镜为全反射镜，所述输出镜为半透半反镜。
[0013]进一步地，所述全反射镜为高反射率的偏振元件、平面镜、凹面镜或其他复曲面
Ho
[0014]进一步地，所述高反射率的偏振元件为具有偏振选择性膜的高反射镜或者光栅。
[0015]本发明的激光器谐振腔通过相互垂直的第一平面和第二平面，并且所采用的第一折反镜、第二折反镜、第三折反镜和第四折反镜为相同的折反镜，保证了激光器谐振腔内光路中的s偏振和P偏振具有相同的反射率，通过将激光束在第一平面和第二平面内的光路被折叠的次数相同，消除了同一平面内折反镜对激光束的偏振影响。
【附图说明】
[0016]图1是现有技术提供的折反镜的反射示意图。
[0017]图2是现有技术提供的激光器谐振腔的光路俯视图，所有光路均分布在同一个平面内。
[0018]图3是本发明实施例提供的激光器谐振腔的结构示意图。
[0019]图4是图3中第一平面和第二平面上的偏振分布示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0021]请参照图3和图4，本发明实施例提供的激光器谐振腔I包括沿激光束的光路3依次顺序连接且分布于不同平面的尾镜10、第一折反镜11、第二折反镜12、第三折反镜13、第四折反镜14以及输出镜15，所述尾镜10、所述第一折反镜11、所述第二折反镜12和所述第三折反镜13位于第一平面100上，所述第二折反镜12、所述第三折反镜13、所述第四折反镜14和所述输出镜15位于第二平面200上，所述第一平面100与所述第二平面200相互垂直；所述光路3在所述第一平面100上的所述尾镜10、所述第一折反镜11、所述第二折反镜12和所述第三折反镜13之间的被折叠次数和在所述第二平面200上的所述第二折反镜12、所述第三折反镜13、所述第四折反镜14和所述输出镜15之间的被折叠次数相同，相邻两个光路3相互垂直。可以理解地，激光束依次经过尾镜10、第一折反镜11、第二折反镜12、第三折反镜13、第四折反镜14和输出镜15，所形成的光路3包括第一光路30、第二光路31、第三光路32、第四光路33和第五光路34，具体地，所述第一光路30位于尾镜10与第一折反镜11之间，第二光路31位于第一折反镜11与第二折反镜12之间，第三光路32位于第二折反镜12与第三折反镜13之间，第四光路33位于第三折反镜13与第四折反镜14之间，第五光路34位于第四折反镜14与输出镜15之间，所述第一光路30、所述第二光路31和所述第三光路32位于第一平面100内，所述第三光路32、所述第四光路33和所述第五光路34位于第二平面200内。
[0022]当激光束在第一平面100内时，每一次反射过程都只对垂直于第一平面100内的s偏振具有大的反射率，而对平行于第一平面100和激光束传播方向的P偏振具有小的反射率，同样地，当激光束在第二平面200内时，每一次反射过程都只对垂直于第二平面200内的s偏振具有大的反射率，而对平行于第二平面200和激光束传播方向的P偏振具有小的反射率。由于第一平面100和第二平面200相互垂直，因此，在第二平面200中，第一平面100内的s偏振