專利名稱：一種利用雙折射晶體產生寬穩定區柱對稱偏振光激光器的制作方法
技術領域：
本發明一種利用雙折射晶體產生寬穩定區柱對稱偏振光激光器，屬光電子領域。 本激光器可以在較寬的泵浦范圍內穩定輸出柱對稱偏振激光，可應用于激光加工方面。
背景技術：
徑向偏振激光(圖1)和切向偏振激光(圖2)是以TEMOf模式運轉的特定模式激光，圖上箭頭方向為激光電矢量方向，二者統稱為柱對稱偏振激光。在光泵浦激光增益介質Nd:YAG的過程中，增益介質除輸出激光能量外，不可避免地會產生熱量，對于棒狀增益介質來說，通常采用外圍通水冷卻的方案對其進行冷卻。這種泵浦及冷卻結構導致了在增益介質的截面上溫度呈梯度分布，使得徑向偏振光和切向偏振光產生兩個不同的聚焦點，這就是NchYAG增益介質的熱致雙折射效應。光學諧振腔內徑向偏振光或切向偏振光如單獨運轉，激光器則輸出徑向偏振激光或切向偏振激光。根據國外大量研究結果表明在激光切割和鉆孔方面，柱對稱偏振光比其它偏振光，如線偏振光和圓偏振光，具有更好的加工效果。目前，圓偏振激光通常用于激光切割，而徑向偏振激光的切割效果是圓偏振激光的兩倍；對于激光鉆孔來說，在某些特定情況下，切向偏振激光有最佳的加工效果。以色列人hon Moshe等以半導體側面泵浦Nd: YAG增益介質，通過在腔內插入衍射小孔，在半對稱腔和對稱腔兩種諧振腔結構上都實現了柱對稱偏振光輸出。但是，這兩種腔結構激光器徑向偏振光和切向偏振光穩定區(圖1、圖2中U形區域)大部分都是重疊的，柱對稱偏振光獨立運轉的工作區域都位于諧振腔ωO-D曲線(ω0為增益介質基模半徑，D為光焦度)穩定區的邊界，激光器在該區域工作范圍極小且不穩定，泵浦功率只要有微小的變化就可能導致輸出的柱對稱偏振激光模式產生變化。圖3為半對稱腔結構柱對稱偏振激光器的工作區域，圖4對稱腔結構柱對稱偏振激光器的工作區域。
發明內容
本發明的目的在于改進以色列人hon Moshe的諧振腔設計，提出一種實現柱對稱偏振光激光在較寬范圍內穩定運轉方案。該方案以Nd YAG為增益介質，利用Nd YAG晶體的熱致雙折射效應，采取插入衍射小孔以及負單軸晶雙折射晶體，如方解石、KDP、鈮酸鋰等，負單軸晶沿主軸切割，腔內插入的負單軸晶體加劇徑向偏振光和切向偏振光雙折射效應，使得一種偏振光在較寬的泵浦范圍內處于穩定區，如圖6中12、13所指區域，而對應的另一種偏振激光處于不穩定區，激光器在較寬的泵浦范圍內穩定輸出徑向偏振激光或切向偏振激光，其特征在于諧振腔內插入起雙折射作用的負單軸晶體以及柱對稱偏振光選模小孔。諧振腔結構如圖5，ω O-D曲線如圖6所示。本發明諧振腔區別于以色列人hon Moshe的優點在于可以在較寬的泵浦范圍內穩定地輸出柱對稱偏振光激光。本激光器可應用于激光加工方面。
圖1為徑向偏振激光電矢量方向示意圖；圖2為切向偏振激光電矢量方向示意圖；圖3為半對稱腔柱對稱偏振激光工作區域ω O-D曲線圖；圖4為對稱腔柱對稱偏振激光工作區域ω O-D曲線圖；圖5為寬穩定區柱對稱偏振激光器諧振腔結構圖；圖6為寬穩定區柱對稱偏振激光器工作區域ωΟ-D曲線圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。圖5為寬穩定區柱對稱偏振激光器諧振腔結構圖，腔鏡10、腔鏡11位于Nd:YAG增益介質5的兩惻，在腔鏡10和Nd: YAG增益介質5之間插入凸透鏡6和凸透鏡7，組成4f像傳遞系統，同時在凸透鏡6和凸透鏡7之間插入起加劇雙折射作用的負單軸晶體8，衍射小孔9位于諧振腔內靠近腔鏡11的位置，通過衍射小孔9的選模可以在一定泵浦范圍內穩定地輸出柱對稱偏振光激光。
權利要求
1. 一種利用雙折射晶體產生寬穩定區柱對稱偏振光激光器，是利用Nd: YAG晶體的熱致雙折射效應，采取插入衍射小孔以及負單軸晶雙折射晶體，如方解石、KDP、鈮酸鋰等，加劇徑向偏振光和切向偏振光雙折射效應，使得一種偏振光處于穩定區獨立運轉，而另一種偏振光處于不穩定區無法運轉，從而在較寬的泵浦范圍內穩定輸出徑向偏振激光或切向偏振激光，二者統稱為柱對稱偏振激光，其特征在于諧振腔內插入起雙折射作用的負單軸晶體以及柱對稱偏振光選模小孔。
全文摘要
本發明一種利用雙折射晶體產生寬穩定區柱對稱偏振光激光器，屬光電子領域。本激光器是利用Nd:YAG晶體的熱致雙折射效應，采取插入衍射小孔以及負單軸晶雙折射晶體，如方解石、KDP、鈮酸鋰等，加劇徑向偏振光和切向偏振光雙折射效應，使得一種偏振光處于穩定區獨立運轉，而另一種偏振光處于不穩定區無法運轉，從而在較寬的泵浦范圍內穩定輸出徑向偏振激光或切向偏振激光，二者統稱為柱對稱偏振激光。本激光器可應用于激光加工方面。
文檔編號H01S3/10GK102208744SQ201010136780
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者史斐, 戴殊韜, 李錦輝, 林文雄, 翁文, 葛燕, 鄧晶, 鄭暉, 黃見洪 申請人:中國科學院福建物質結構研究所