[实用新型]一种轴对称偏振谐振腔镜

说明书

技术领域

本实用新型属于激光器件领域，涉及到谐振腔镜，具体涉及一种轴对称偏振谐振腔镜。 

背景技术

轴对称偏振光是一种在光束横截面内除光束中心外各点均存在偏振方向与径向成相同角度的偏振光束。当二者夹角等于90°时，称为环向偏振光(如图1-a所示)。当二者夹角等于0°时，称为径向偏振光(如图1-b所示)，图1中的箭头指向为电矢量方向。由于轴对称偏振光的特殊偏振特性，在很多领域中表现出诱人的应用前景。 

环向偏振光可以应用于工业激光打孔，其加工的孔与圆偏振光加工的孔相比，具有孔的深度大、孔径小、锥度小、热影响区小等特点。 

到目前为止，径向偏振光的应用领域更加广泛。在科学研究领域，径向偏振光在强聚焦下，焦点位置将出现一个很强的纵向电场，可以用于对带电粒子加速。径向偏振光也可以作为“光镊子”实现对粒子捕获。径向偏振光还可以用于近场成像，提高显微镜的分辨率。在工业加工领域，径向偏振光用于切割，相比于圆偏振光切割效率可以提高2倍左右。 

目前，轴对称偏振光的产生分为被动和主动两种方式。被动的方式主要采用波片，偏振片等元件对线偏振光作旋转叠加，或使用一对偏振正交的TEM₀₁光束相干叠加得到。主动方式一般利用轴对称的双折射元件或利用布儒斯特锥镜等方法。 

申请号200820165973.0公开了《一种实现线偏振光转换为径向偏振光的装置》，该方法采用半波片、四分之一波片、双折射晶体、石英偏振旋转器等通过有序排列将线偏振光转换为径向偏振光。该方法采用的光学器件 多，结构复杂，并且对波片和双折射元件的光轴之间的相对位置要求严格，调整不方便，转换效率也不高。申请号200910051101.0公开了一种《输出径向偏振光束的激光器》，这种方法以布儒斯特轴锥镜作为腔内偏振元件产生径向偏振光。由于插入布儒斯特轴锥镜到腔内，增加了谐振腔的损耗。而且布儒斯特轴锥镜的制造和调整精度要求极高，限制了径向偏振光的输出功率和偏振度。 

实用新型内容

本实用新型针对上述技术的不足，提出了一种轴对称偏振谐振腔镜，该谐振腔镜偏振选择度大，反射率高，轴对称性好，热稳定性优良，可以得到高功率、高偏振度的轴对称偏振光。 

本实用新型提供的一种轴对称偏振谐振腔镜，其特征在于，它包括光栅、多层介质膜和基底；光栅的刻线呈圆环状，并分布均匀，且与基底同心，光栅的刻线剖面为矩形，光栅镜刻蚀区的尺寸满足关系：φ₂＝φ₁-2*L，其中，φ₁为基底直径，φ₂为光栅刻蚀区圆环的直径，L为基底上未镀膜和未刻蚀光栅的圆环宽度；多层介质膜由高低折射率材料交替层叠而成；多层介质膜位于光栅和基底之间，光栅层厚度小于多层介质膜总厚度；基底是平面镜或凹面镜。 

本实用新型通过对光栅参数，包括光栅的周期、刻槽深度、占空比等参数的调节，可以设计出过光栅镜任一直径的入射面内对正入射的P偏振分量具有高反射率且高于正入射的S偏振分量反射率10％以上的径向偏振光栅镜，或是对正入射的S偏振分量具有高反射率且高于正入射的P偏振分量反射率10％以上的环向偏振光栅镜。这样就可以得到高纯度的径向或环向轴对称偏振光。该腔镜结构简单、对称性好、热稳定性能和机械性能优良，可以作为谐振腔的尾镜，广泛应用于气体、固体激光器，以产生高功率、高纯度的轴对称偏振光。具体而言，本实用新型具有以下技术特点： 

(1)所述的基底具有热稳定性好的特点，既可以是平面镜，也可以是 凹面镜。高热稳定性的基底可以满足高功率激光器的使用要求。 

(2)所述的多层介质膜位于基底之上，是由高低折射率材料交替层叠而成。它具有低吸收，高损伤阈值等特点，可以增强腔镜的反射率达到激光谐振腔尾镜的要求。 

(3)光栅位于多层介质膜之上，其刻线呈圆环状，并分布均匀，而且与腔镜同心。光栅刻线剖面为矩形。由于过光栅镜任一直径的入射面内，光栅对于一对正交的偏振态，P偏振分量和S偏振分量具有明显的反射率差异。因此，光栅具有很强的偏振选择特性。光栅的圆形刻蚀结构，可以使径向或环向轴对称偏振光体现出完美的圆对称性。高的偏振选择特性，有利于得到高纯度的径向或环向轴对称偏振光。 

附图说明

图1-a 、图 1-b为两类轴对称偏振光TEM_01*模的电矢量结构图； 

图2为本实用新型实施例左视结构示意图； 

图3为本实用新型实施例剖面结构示意图；