專利名稱：一種輸出無衍射激光束的諧振腔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光技術領域，尤其是一種直接產生無衍射激光束的激光諧振腔 裝置，可用于常用固體激光器(如YAG激光器)、氣體激光器(如C02激光器)，使用該裝置 的激光器可以直接輸出無衍射激光束，該光束在任一垂直光軸的平面上光強分布不變，且 聚焦后焦深長，可以用于高精度的激光微細加工和長距離激光測量。
背景技術：
無衍射光束即貝塞爾光束，其概念1987年由F. Gori等人提出，其形狀可以由貝塞 爾函數來精確描述，無衍射光束由于其在光學準直、光學互聯、光鑷子(引導、約束載荷粒 子和核原子)方面有潛在的應用前景而倍受關注，并且已經在非線性光學、微粒操縱和光 學相干斷層攝影、光波導的刻蝕和光學測量方面取得了應用，但由于無衍射光束不是方形 可積的，要獲得無衍射光束并不容易，至今主要通過在透鏡焦平面上放置圓形孔徑光闌、折 射軸錐鏡、全息或衍射光學元件對輸出光束整形來獲得。現常用固體激光器和氣體激光器采用平凹激光諧振腔，參見圖1，其中，Ml為平面 輸出鏡，M2為凹面全反射鏡，其輸出光束為高斯光束，這種利用平凹激光諧振腔的結構不能 直接輸出無衍射光束。專利號為200620119289. X的一種抗失諧的激光諧振腔，其結構包括輸出鏡和后 腔鏡相向共軸設置，所述后腔鏡是直角圓錐形，該圓錐的錐角為90°。這種諧振腔具有抗失 諧、易調試、無硬邊衍射損耗、出光效率高的優點。但其仍不能直接輸出貝塞爾無衍射光束。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種輸出無衍射激光束的諧振腔，解決現有平凹激光諧 振腔不能直接輸出無衍射光束的不足，是一種可以直接輸出無衍射光束，可以用于固體激 光器和氣體激光器，獲得高質量無衍射光束的諧振腔。為了達到上述設計目的，本實用新型采用的技術方案如下—種輸出無衍射激光束的諧振腔，包括輸出鏡和反射鏡，輸出鏡與反射鏡相向共 軸設置，輸出鏡為軸錐鏡，反射鏡為凸面鏡。所述輸出鏡與反射鏡之間的函數關系為 所述輸出鏡與反射鏡之間的腔長為L=a1/2(n-1)a 所述輸出鏡對光線的折射角為θ 0 = (η-1) α其中，R為凸面全反射鏡的曲率半徑為輸出鏡的半徑，反射鏡的半徑為η為 輸出鏡(的折射率，a為輸出鏡的鍥角。本實用新型所述的輸出無衍射激光束的諧振腔的有益效果是利用軸錐鏡替換平面輸出鏡，用凸面全反射鏡替代凹面全反射鏡，光束經軸錐鏡作用可以直接產生需要的無 衍射光束，且容易調整，不需其它外部變換元件。
圖1為現有平凹激光諧振腔的結構示意圖；圖2為現有平凹激光諧振腔的高斯激光束光場分布圖；圖3為本實用新型所述輸出無衍射激光束的諧振腔的結構示意圖；圖4為本實用新型所述輸出無衍射激光束的諧振腔的無衍射(貝塞爾)激光束光 場分布圖。圖中:1、輸出鏡；2、反射鏡。
具體實施方式
如圖3和4所示，所述的輸出無衍射激光束的諧振腔，包括輸出鏡1和反射鏡2，輸 出鏡1與反射鏡2相向共軸設置，所述輸出鏡1為軸錐鏡，軸錐鏡由ZnSe材料制成，反射鏡 2為凸面鏡，所述輸出鏡1與反射鏡2軸心與光軸重合。所述輸出鏡1與反射鏡2之間的函數關系為 所述輸出鏡1與反射鏡2之間的腔長為 所述輸出鏡1對光線的折射角為θ Q = (η-1) α R為凸面全反射鏡的曲率半徑為輸出鏡1的半徑，反射鏡2的半徑為f，n為
輸出鏡1的折射率，a為輸出鏡1的鍥角。實施例以C02激光器無衍射激光諧振腔為例，輸出鏡1與反射鏡2為圓形鏡，輸出鏡1的 半徑為ai = 10mm，反射鏡2的半徑為mm,輸出鏡1的折射率為η = 2. 4，輸出鏡1 的鍥角為α =0.5° ；根據幾何光學，可得到輸出鏡1對光線的折射角為Qtl= (η-1) α
=12. 22mrad，輸出鏡1與反射鏡2之間的腔長為Z S j =40.92cm，反射鏡2的曲率半2"。
徑為R =-50L，光在諧振腔中多次傳輸后達到穩定狀態并輸出激光束，輸出光束波長λ = 10.6μπι，在輸出鏡1的作用下，穩定狀態的光場滿足貝塞爾分布。所述的輸出無衍射激光束的諧振腔，可以用于固體、氣體激光器等，只要根據原有 激光器的結構設計支撐和冷卻系統即可。本具體實施方式
只是本實用新型的優選實施例，并不能對本實用新型進行限定， 具體各項權利由權利要求書限定。
權利要求一種輸出無衍射激光束的諧振腔，包括輸出鏡(1)和反射鏡(2)，輸出鏡(1)與反射鏡(2)相向共軸設置，其特征在于輸出鏡(1)為軸錐鏡，反射鏡(2)為凸面鏡。
2.根據權利要求1所述的輸出無衍射激光束的諧振腔，其特征在于所述輸出鏡(1) 與反射鏡(2)之間的函數關系為 所述輸出鏡⑴與反射鏡⑵之間的腔長為丄=^7^ 所述輸出鏡(1)對光線的折射角為θ。= (η-1) α其中，R為凸面全反射鏡的曲率半徑；ai為輸出鏡 η為輸出鏡(1)的折射率，α為輸出鏡(1)的鍥角。(1)的半徑，反射鏡(2)的半徑為專利摘要本實用新型公開了一種輸出無衍射激光束的諧振腔，包括輸出鏡和反射鏡，輸出鏡與反射鏡相向共軸設置，輸出鏡為軸錐鏡，反射鏡為凸面鏡。本實用新型有益效果為利用軸錐鏡替換平面輸出鏡，用凸面全反射鏡替代凹面全反射鏡，光束經軸錐鏡作用可以直接產生需要的無衍射光束，且容易調整，不需其它外部變換元件。
文檔編號H01S3/08GK201690111SQ201020168219
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者凌東雄 申請人:東莞理工學院