[发明专利]一种用于化学激光装置的选线环形腔

说明书

技术领域

本发明属于化学激光器件领域，具体涉及一种用于化学激光装置的选线环形谐振腔。

背景技术

化学激光器自问世以来，因应用前景广泛而得到迅速的发展。化学激光器具有许多显著的优点，能量转换效率和输出功率都很高，可放大性好，通常工作在大气传输良好的中红外波段且激光谱线丰富，是目前为止应用的最高输出功率的激光器。中红外化学激光器由于各谱线增益系数比较接近，通常是多谱线运转，如果需要选择某一支跃迁谱线，需要在腔内放置色散元件，用以抑制其它谱线的跃迁。闪耀光栅由于其具有很好的定向衍射能力，使用闪耀光栅选线是选线激光器中比较常见的方法。

使用闪耀光栅进行选线，需满足光栅方程（其中θ分别是入射角和衍射角，d为刻线间距离1/300mm，m为衍射级次），对于一般的直线型驻波腔，闪耀光栅一般以Littrow方式工作，即满足入射角和衍射角θ相等的谱线才能在腔内实现振荡，实现激光器的选线输出。由于闪耀光栅的一级衍射效率只能达到90%左右，腔内损耗比较大，因此不适合用来实现增益较小的谱线输出。相反，采用光栅一级衍射振荡、零级衍射耦合输出的方法，腔内损耗较小，适用于增益系数较低的谱线输出。并且，目前的选线激光器大都采用驻波腔结构，其噪声较大、阈值较高，光束质量也并不优良。相对而言，行波腔光束质量好，相对强度噪声低，且阈值较低，还可以提高激光器的光谱纯度、压缩线宽，更利于激光器单线单模运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于化学激光装置的选线环形腔，使用旋转闪耀光栅，利用利用一级衍射振荡、零级衍射输出的方式实现化学激光器的选线输出。激光器的谐振腔采用四镜矩形行波腔或四镜“8”字环形行波腔结构，使得激光器能够更为有效地提取增益介质区内的激活粒子，提高选线激光的输出功率，具有结构紧凑、功率高，光束质量好、稳定性高等特点。

为实现本发明的目的，具体技术解决方案是：

一种用于化学激光装置的选线环形腔，其特征在于包括：

增益介质区，用于产生不同波长的受激辐射光；

布儒斯特片Ⅰ，用于将所述增益介质区产生的光变为振动方向平行于入射面的线偏振光；

闪耀光栅，用于选取所述布儒斯特片Ⅰ产生的线偏振光的一级衍射波长的光以及将一级衍射波长的光输入给平面反射镜；

两个平面反射镜，一个平面反射镜用于汇聚所述闪耀光栅选取的光，并将汇聚的光输出到另一个到平面反射镜上；另一个平面反射镜将光反射到平凹反射镜上；

平凹反射镜，用于将所述至少一个平面反射镜输入的光汇聚在布儒斯特片上；

布儒斯特片Ⅱ，用于将平凹反射镜反射汇集的线偏振光进入所述增益介质区。

本发明的上述技术方案中，为了进一步的优选，所述选线环形腔为矩形行波腔；其中，所述矩形行波腔是平面反射镜Ⅰ将汇聚所述闪耀光栅选取的光反射到平面反射镜Ⅱ上，所述平面反射镜Ⅱ将平面反射镜Ⅰ输出的光反射到所述平凹反射镜上，所述平凹反射镜将平面反射镜Ⅱ输出的光反射到所述闪耀光栅上。

本发明的上述技术方案中，所述平凹反射镜和闪耀光栅之间的光路、所述平面反射镜Ⅰ和平面反射镜Ⅱ之间的光路通过所述增益介质区。

本发明的上述技术方案中，为了进一步的优选，所述选线环形腔为“8”字环形行波腔；其中，所述“8”字环形行波腔是平面反射镜Ⅱ将汇聚所述闪耀光栅选取的光反射到平面反射镜Ⅰ上，所述平面反射镜Ⅰ将平面反射镜Ⅱ输出的光反射到所述平凹反射镜上，所述平凹反射镜将平面反射镜Ⅰ输出的光反射到所述闪耀光栅上。所述闪耀光栅一级衍射输出的光与所述平面反射镜输出的光相交叉。

所述闪耀光栅和平面反射镜Ⅱ之间的光路、平面反射镜Ⅱ和平面反射镜Ⅰ之间的光路、平面反射镜Ⅰ和平凹反射镜之间的光路、平凹反射镜和闪耀光栅之间的光路均通过增益介质区。

本发明的上述技术方案中，具体地，通过旋转闪耀光栅来实现激光器的选线输出。

本发明的上述技术方案中，更具体地，在闪耀光栅的零级衍射耦合输出的方向上设有平面反射镜Ⅲ，用于调变输出光的角度。

本发明中所述布儒斯特片Ⅰ和布儒斯特片Ⅱ与光轴的夹角为60.5°。