專利名稱：帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光諧振腔，特別是帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔。
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。現有的激光諧振腔主要有二類，一類是由均勻反射率的反射鏡構成，這類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。另一類是帶有漸變反射率反射鏡的諧振腔，漸變的函數形式大部分為高斯型，這類諧振腔的優點是可輸出基模高斯光束、比較穩定、易調整，缺點是制作困難、易損壞、輸出功率降低較多、不能獲取特殊光強分布的光束。中國專利ZL94205955.7公開了一種“高亮度超衍射極限光束產生器”，該光束產生器利用λ/2位相片來產生高亮度光束。但對于某些實際應用來說，并不需要能量十分集中的光束，而是需要具有特殊光強分布的光束。
本實用新型目的是提供一種制作容易，輸出功率降低較少，可輸出特殊光強分布光束的激光諧振腔。
本實用新型提供的激光諧振腔，由尾鏡和輸出鏡構成，所述輸出鏡為突變反射率反射鏡，所述的突變反射率反射鏡具有內反射區和外反射區，兩個反射區具有不同的反射率，在邊界上存在突變，內反射區的反射率必須小于外反射區的反射率。本實用新型提供的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其尾鏡也可采用突變位相反射鏡。所述的突變位相反射鏡有中心位相改變區和外圍普通反射區，其中心位相改變區由一個或多個臺階組成，每個臺階的光學厚度d滿足0＜±d＜λ，式中λ為相應激光器的工作波長，“+”表示突出，“-”表示凹進。中心位相改變區的幾何尺寸小于所在位置處的基模的光斑尺寸。突變反射率反射鏡的內(外)反射區、突變位相反射鏡的中心位相改變區的幾何形狀可為圓形、橢圓形、方形、矩形、圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形等各種形狀。通過調整兩個反射區的反射率及其幾何形狀、尺寸，可以獲得各種光強分布的輸出光束。所述的突變反射率反射鏡和突變位相反射鏡根據各種類型的激光器的具體要求，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的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或突變位相的激光反射鏡。
本實用新型所提供的激光諧振腔，是根據激光模式的相干耦合控制原理，使得使用所述諧振腔的激光器產生模式耦合，從而輸出適合特定應用要求的特殊光束，比如材料切割、打孔、材料焊接、熱處理等。本實用新型所提供的激光諧振腔與常規諧振腔相比不會明顯降低輸出功率，與帶有漸變反射率反射鏡的諧振腔相比，制作容易。
圖1為本實用新型激光諧振腔的結構示意圖。1為輸出鏡，2為尾鏡。
圖2為本實用新型輸出鏡為突變反射率反射鏡反射區的結構示意圖。3為內反射區，4為外反射區。
圖3為尾鏡為突變位相反射鏡的激光諧振腔示意圖。5為突變位相反射鏡，6為中心位相改變區，7為普通反射區。
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和附圖2，本實施例提供的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，由尾鏡2和輸出鏡1構成。其輸出鏡為突變反射率反射鏡，該反射鏡的內反射區3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4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。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2參見附圖3，本實施例提供的激光諧振腔用于CO2激光器。諧振腔的腔長為1.64米，輸出鏡為突變反射率反射鏡，其內反射區的反射率為50％，幾何形狀為圓形，直徑為9毫米，外反射區的反射率為99％，幾何形狀為圓環形，圓環的內外直徑分別為9毫米與14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。尾鏡為突變位相反射鏡5，其中心位相改變區6由光學厚度為λ/2的臺階構成，臺階的直徑為0.1毫米。本實施例提供的激光器產生的激光束為環形光束，適合于激光焊接用，所引起的功率損耗小于10％。實施例3參見圖3，本實施例提供的激光諧振腔用于固體板條激光器。輸出鏡為突變反射率反射鏡，其內反射區的反射率為80％，幾何形狀為方形，邊長為5毫米，外反射區的反射率為99％，形狀為方框形，邊長為10毫米。尾鏡為突變位相反射鏡，其中心位相改變區由光學厚度為λ/2的臺階構成，臺階的幾何形狀為方形，邊長為0.05毫米。
權利要求1．一種帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，由尾鏡和輸出鏡構成，其特征是所述輸出鏡為突變反射率反射鏡，所述突變反射率反射鏡有內反射區(3)和外反射區(4)，兩個反射區具有不同的反射率，內反射區(3)的反射率低于外反射區(4)的反射率。
2．根據權利要求1所述的具有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其特征是所述突變反射率反射鏡的內反射區的幾何形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形、圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形規則形狀的一種，所述外反射區的幾何形狀為圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形的一種。
3．根據權利要求1所述的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其特征是所述尾鏡為突變位相反射鏡，所述突變位相反射鏡有中心位相改變區(6)和外圍普通反射區(7)，所述中心位相改變區由光學厚度d滿足0＜±d＜λ的臺階組成，式中λ為相應激光器的工作波長，“+”表示突出，“-”表示凹進。
4．根據權利要求1和3所述的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其特征是所述突變位相反射鏡的中心位相改變區的光學厚度為d=λ/2。
5．根據權利要求1和3所述的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其特征是所述突變位相反射鏡的中心位相改變區(6)的幾何尺寸小于所在位置處的基模的光斑尺寸。
6．根據權利要求1和3所述的帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔，其特征是所述突變位相反射鏡的中心位相改變區(6)的幾何形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形、圓環形、橢圓環形、方框形、矩框形的一種。
專利摘要一種帶有突變反射率反射鏡的激光諧振腔,由尾鏡和輸出鏡構成,所述輸出鏡為突變反射率反射鏡,所述反射鏡由內反射區和外反射區構成,內反射區的反射率小于外反射區的反射率,尾鏡可采用突變位相反射鏡,所述突變位相反射鏡由一定光學厚度臺階的中心位相改變區和外圍普通反射區構成。該激光諧振腔可輸出特殊光強分布的光束,適合各種類型的激光器。
文檔編號H01S3/08GK2310405SQ9724850
公開日1999年3月10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