專利名稱：具有突變反射率的激光反射鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于激光諧振腔的反射鏡。
反射鏡是組成激光諧振腔的主要元件，激光器輸出光束的功率、模式和光束質量主要由反射鏡決定。現有的激光反射鏡主要有二類，一類是均勻反射率的反射鏡，由這類反射鏡構成的諧振腔在約束穩定時輸出高斯光束、厄米-高斯光束或拉蓋爾-高斯光束；在非約束穩定時輸出球面波。另一類是具有漸變反射率的反射鏡，漸變的函數形式大部分為高斯型，其輸出光束為高斯模。漸變反射率的反射鏡可以輸出基模，但是制作困難、輸出功率降低較多，在需要特殊光強分布時就不能適應。
本發明的目的是提供一種制作簡單方便，輸出功率降低較少，能輸出特定要求光強分布的特殊光束的激光反射鏡。
本發明提供的具有突變反射率的激光反射鏡，由基片和反射區構成，所述反射區分成內反射區和外反射區，兩個反射區具有不同的反射率，內反射區的反射率小于外反射區的反射率。內反射區的幾何形狀可為圓形、橢圓形、方形、矩形或其他規則形狀，外反射區的幾何形狀可為圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形或類似的規則形狀。所述的激光反射鏡根據各種類型的激光器的具體要求，本發明可采用將透射光譜或反射光譜滿足相應激光波長的電介質材料、金屬材料或半導體材料在基片上進行套鍍、光刻、離子刻、沉積、腐蝕，直接金加工或利用光學元件自身特性的一種方法或幾種方法相結合制作，形成具有突變反射率的激光反射鏡。
本發明的激光反射鏡根據激光模式控制原理，兩個反射區具有不同的反射率，邊界上有突變，兩個反射區的反射率大小由激光介質的增益系數和所需的光強分布進行選擇匹配。內反射區的反射率小于外反射區的反射率，使得激光束主要從內反射區輸出。通過調整兩個反射區的反射率及幾何形狀、尺寸大小，就可以獲得各種光強分布的輸出。
本發明的激光反射鏡適合于各種類型的激光器，可作為激光器的輸出鏡，也可置于激光腔內。由于本發明提供的激光反射鏡的反射區邊界上存在突變，因而制作時工藝比漸變反射率的反射鏡簡單。通過調整兩個反射區的反射率和反射區的幾何形狀及尺寸，就可以實現各種特殊要求的光束，比如材料切割、打孔、材料焊接、熱處理等。所以本發明提供的激光反射鏡適應性強、應用面寬，而且不會明顯降低輸出功率。
圖1為本發明突變反射率激光反射鏡的結構示意圖，1為內反射區，2為外反射區。
圖2為突變反射率激光反射鏡用作激光腔輸出鏡時的諧振腔結構示意圖，3為突變反射率激光反射鏡，4為激光諧振腔，5為諧振腔尾鏡。
圖3為突變反射率激光反射鏡置于諧振腔內時的諧振腔結構示意圖，6為諧振腔輸出鏡。
以下結合附圖對本發明的實施例作詳細描述。實施例1參見附圖1，本實施例提供的激光反射鏡由基片和反射區構成，1為內射區，2為外反射區，內反射區1的反射率為0≤R1＜100％，外反射區2的反射率為0＜R2≤100％，內反射區的幾何形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形的一種，外反射區的幾何形狀可相應為圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形的一種。反射鏡可采用鍍膜或直接金加工的方法制備而成。實施例2參見附圖2，本實施例提供的激光反射鏡用作CO2激光器的輸出鏡。該反射鏡的內反射區的反射率為40％-85％，幾何形狀為圓形，直徑為6-20毫米，外反射區的反射率為95％-100％，幾何形狀為圓環形，圓環的內外直徑分別為6-20毫米與6-50毫米。內反射區的反射率可用鍍多層介質膜來控制，外反射區的反射率可用鍍金屬膜加鍍介質膜的方法來實現。配以適當的尾鏡。本實施例提供的激光器產生的激光束適合于激光焊接和切割用，所引起的功率損耗小于10％。實施例3參見圖3，突變反射率激光反射鏡用于固體板條激光器，位置放于腔內。該突變反射率反射鏡的內反射區的反射率為0+δ，即為透明區，幾何形狀為矩形，外反射區的反射率為100％-δ，形狀為矩框形，其中δ為微量修正值。
權利要求
1．一種具有突變反射率的激光反射鏡，由基片和反射區構成，其特征是所述反射區分成內反射區(1)和外反射區(2)，兩個反射區具有不同的反射率，內反射區(1)的反射率小于外反射區(2)的反射率。
2．根據權利要求1所述的突變反射率激光反射鏡，其特征是所述內反射區(1)的幾何形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形的一種，所述外反射區(2)的幾何形狀相應為圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形的一種。
3．根據權利要求1所述的突變反射率激光反射鏡，其特征是內反射區的反射率R1滿足0≤R1＜100％。
4．根據權利要求3所述的突變反射率激光反射鏡，其特征是所述的內反射區的反射率為0+δ，為全透明區，δ為微量修正值。
5．根據權利要求1所述的突變反射率激光反射鏡，其特征是所述的外反射區的反射率R2滿足0＜R2≤100％。
6．根據權利要求5所述的突變反射率激光反射鏡，其特征是外反射區的反射率為100％-δ，為全反射區，δ為微量修正值。
全文摘要
一種具有突變反射率的激光反射鏡,由基片和反射區構成,所述反射區分為內反射區和外反射區,兩個反射區具有不同的反射率,內反射區的反射率小于外反射區的反射率。反射區的形狀為各種規則幾何圖形,可采用鍍膜、光學元件自身特性或直接金加工等方法制在基片上,利用該反射鏡可以控制激光器的輸出模式和光束質量,適合各種類型的激光器。
文檔編號H01S3/086GK1209668SQ97114478
公開日1999年3月3日 申請日期1997年8月22日 優先權日1997年8月22日
發明者王紹民, 朱精敏, 陸璇輝, 林強, 趙道木, 沈衛根 申請人:杭州大學