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一种输出无衍射激光束的谐振腔

阅读：791发布：2021-02-28

IPRDB可以提供一种输出无衍射激光束的谐振腔专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种输出无衍射激光束的谐振腔，包括输出镜和反射镜，输出镜与反射镜相向共轴设置，输出镜为轴锥镜，反射镜为凸面镜。本实用新型有益效果为：利用轴锥镜替换平面输出镜，用凸面全反射镜替代凹面全反射镜，光束经轴锥镜作用可以直接产生需要的无衍射光束，且容易调整，不需其它外部变换元件。，下面是一种输出无衍射激光束的谐振腔专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种输出无衍射激光束的谐振腔，包括输出镜(1)和反射镜(2)，输出镜(1)与反射镜(2)相向共轴设置，其特征在于：输出镜(1)为轴锥镜，反射镜(2)为凸面镜。

2.根据权利要求1所述的输出无衍射激光束的谐振腔，其特征在于：所述输出镜(1)与反射镜(2)之间的函数关系为：所述输出镜(1)与反射镜(2)之间的腔长为：

所述输出镜(1)对光线的折射角为θ0＝(n-1)α其中，R为凸面全反射镜的曲率半径；a1为输出镜(1)的半径，反射镜(2)的半径为n为输出镜(1)的折射率，α为输出镜(1)的锲角。

说明书全文

一种输出无衍射激光束的谐振腔

技术领域

[0001] 本实用新型涉及激光技术领域，尤其是一种直接产生无衍射激光束的激光谐振腔装置，可用于常用固体激光器(如YAG激光器)、气体激光器(如CO2激光器)，使用该装置的激光器可以直接输出无衍射激光束，该光束在任一垂直光轴的平面上光强分布不变，且聚焦后焦深长，可以用于高精度的激光微细加工和长距离激光测量。

背景技术

[0002] 无衍射光束即贝塞尔光束，其概念1987年由F.Gori等人提出，其形状可以由贝塞尔函数来精确描述，无衍射光束由于其在光学准直、光学互联、光镊子(引导、约束载荷粒子和核原子)方面有潜在的应用前景而倍受关注，并且已经在非线性光学、微粒操纵和光学相干断层摄影、光波导的刻蚀和光学测量方面取得了应用，但由于无衍射光束不是方形可积的，要获得无衍射光束并不容易，至今主要通过在透镜焦平面上放置圆形孔径光阑、折射轴锥镜、全息或衍射光学元件对输出光束整形来获得。

[0003] 现常用固体激光器和气体激光器采用平凹激光谐振腔，参见图1，其中，M1为平面输出镜，M2为凹面全反射镜，其输出光束为高斯光束，这种利用平凹激光谐振腔的结构不能直接输出无衍射光束。

[0004] 专利号为200620119289.X的一种抗失谐的激光谐振腔，其结构包括输出镜和后腔镜相向共轴设置，所述后腔镜是直角圆锥形，该圆锥的锥角为90°。这种谐振腔具有抗失谐、易调试、无硬边衍射损耗、出光效率高的优点。但其仍不能直接输出贝塞尔无衍射光束。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的是提供一种输出无衍射激光束的谐振腔，解决现有平凹激光谐振腔不能直接输出无衍射光束的不足，是一种可以直接输出无衍射光束，可以用于固体激光器和气体激光器，获得高质量无衍射光束的谐振腔。

[0006] 为了达到上述设计目的，本实用新型采用的技术方案如下：

[0007] 一种输出无衍射激光束的谐振腔，包括输出镜和反射镜，输出镜与反射镜相向共轴设置，输出镜为轴锥镜，反射镜为凸面镜。

[0008] 所述输出镜与反射镜之间的函数关系为：

[0009]

[0010] 所述输出镜与反射镜之间的腔长为：

[0011] 所述输出镜对光线的折射角为θ0＝(n-1)α

[0012] 其中，R为凸面全反射镜的曲率半径；a1为输出镜的半径，反射镜的半径为 n为输出镜(的折射率，a为输出镜的锲角。

[0013] 本实用新型所述的输出无衍射激光束的谐振腔的有益效果是：利用轴锥镜替换平面输出镜，用凸面全反射镜替代凹面全反射镜，光束经轴锥镜作用可以直接产生需要的无衍射光束，且容易调整，不需其它外部变换元件。

附图说明

[0014] 图1为现有平凹激光谐振腔的结构示意图；

[0015] 图2为现有平凹激光谐振腔的高斯激光束光场分布图；

[0016] 图3为本实用新型所述输出无衍射激光束的谐振腔的结构示意图；

[0017] 图4为本实用新型所述输出无衍射激光束的谐振腔的无衍射(贝塞尔)激光束光场分布图。

[0018] 图中：1、输出镜；2、反射镜。

具体实施方式

[0019] 如图3和4所示，所述的输出无衍射激光束的谐振腔，包括输出镜1和反射镜2，输出镜1与反射镜2相向共轴设置，所述输出镜1为轴锥镜，轴锥镜由ZnSe材料制成，反射镜2为凸面镜，所述输出镜1与反射镜2轴心与光轴重合。

[0020] 所述输出镜1与反射镜2之间的函数关系为：

[0021]

[0022] 所述输出镜1与反射镜2之间的腔长为：

[0023] 所述输出镜1对光线的折射角为θ0＝(n-1)α

[0024] R为凸面全反射镜的曲率半径；a1为输出镜1的半径，反射镜2的半径为 n为输出镜1的折射率，a为输出镜1的锲角。

[0025] 实施例

[0026] 以CO2激光器无衍射激光谐振腔为例，输出镜1与反射镜2为圆形镜，输出镜1的半径为a1＝10mm，反射镜2的半径为输出镜1的折射率为n＝2.4，输出镜1的锲角为α＝0.5°；根据几何光学，可得到输出镜1对光线的折射角为θ0＝(n-1)α＝12.22mrad，输出镜1与反射镜2之间的腔长为反射镜2的曲率半径为R＝-50L，光在谐振腔中多次传输后达到稳定状态并输出激光束，输出光束波长λ＝
10.6μm，在输出镜1的作用下，稳定状态的光场满足贝塞尔分布。

[0027] 所述的输出无衍射激光束的谐振腔，可以用于固体、气体激光器等，只要根据原有激光器的结构设计支撑和冷却系统即可。

[0028] 本具体实施方式只是本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，具体各项权利由权利要求书限定。

标题	发布/更新时间	阅读量
激光束交织-专利编号CN106886086A	2020-05-11	936
激光束加工设备-专利编号CN101007368B	2020-05-13	168
交织激光束-专利编号CN102227669A	2020-05-13	852
激光束焊接-专利编号CN103298581A	2020-05-12	990
激光束焊接-专利编号CN103298581B	2020-05-11	901
激光束定位系统-专利编号CN102834904B	2020-05-13	653
交织激光束-专利编号CN102227669B	2020-05-11	859
激光束交织-专利编号CN102227670A	2020-05-12	249
激光束加工-专利编号CN101868320A	2020-05-11	606
激光束加工-专利编号CN101868320B	2020-05-12	195

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