[发明专利]一种角锥环形谐振腔

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐振腔，特别涉及一种可以实现腔内大功率调频输出的角锥环形谐振腔。

背景技术

谐振腔的作用是将激光物质中频率、方向一致的光做放大、抑制其他频率和方向的光，沿轴线运动的光子在谐振腔内继续前行，经过谐振腔内两反射镜的反射，不断往返运动产生振荡，使得激光物质中其他受激粒子与之相遇而产生辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，产生激光。

谐振腔从腔体内部的光束的循环方式上分为两种：行波腔（也称为环形腔）和驻波腔两种，其区别在于：驻波腔内为了将激光物质的全部能力带走，需要多个波长相近的光波进入激光物质内，多个光波分别带走激光物质内不同区域的能量，这样的驻波腔输出的激光为多频率激光，在光谱图上显示结果是多个频率的光束；行波腔不同，其内部设置有单向运转控制器件，通过该器件仅允许一个方向的光束通过，因而，行波腔输出的为单频率光束，也就是说在输出的光谱图上仅有一个频率的光输出。

较之驻波腔，行波腔的输出激光功率高、光束质量高且频率单一，因而有着广泛的应用。基于行波腔的频率变换方式有两种：腔内变频和腔外变频，腔外变频的形式对于泵浦的光利用率不高，因而，腔内变频有着不可比拟的优势，其输出功率高且对于泵浦能量利用率高。传统的行波腔由四块高反镜互成90度并在其中一条光路上增加单向运转控制器件来完成光束的单向运转，例如授权公告号为1330061的中国发明专利（以下称为现有文件1）中公开了一种单频可调谐激光器，参照其附图3，其环形腔的构成是利用两个平面镜10、11以及两个凹面镜12、13构成，利用光束的“8”字型运转形成八字环形腔。

现有文件1中的两块平面镜和两块凹面镜的相对位置关系有着严格的限定，一旦某一块或者几块腔镜在腔体发生震动时偏转，则光束会在环形运转时偏出腔体，导致谐振腔输出光束质量很差甚至无输出，而在恶劣的使用环境下，例如车载、军用等，谐振腔的腔体又经常会震动，因而，八字环形腔在这种环境下使用一段较短时间便会由于腔镜的角度位置偏移而失去预设的输出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种角锥环形谐振腔，使其在实现腔内变频输出单频率光束的同时，谐振腔本身的抗失调能力提高，使其适用于恶劣环境下使用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种角锥环形谐振腔，其特征是：包括有一腔体以及设置于所述腔体内的激光物质、角锥棱镜以及单向运转控制器件，所述腔体内还包括有对基频光进行反射的高反射镜以及调频光输出、基频光反射的斜向布置的腔镜、非线性晶体以及对入射光进行平移回射的平移回射器件，且所述角锥棱镜的顶点位于入射和出射所述角锥棱镜的两光束的对称轴线上，所述激光物质发出的光束垂直进入所述平移回射器件，经过所述平移回射器件平移回射后的光束进入非线性晶体，光束斜向入射腔镜并反射进入所述单向运转控制器件，出射光经过角锥棱镜的反射后再次进入腔镜并最终再次进入所述激光物质。

通过采用上述技术方案，对入射光进行评议回射的平移回射器件将入射光与出射光分为两束，经过腔镜后进入角锥棱镜内进行反射，利用角锥棱镜的抗失调能力，可以容许角锥棱镜发生偏转而不影响谐振腔的光束输出质量，使环形腔本身适合于恶劣环境下使用；并且，调频光自腔镜直接输出而不经过激光物质，可以最大限度的减小腔体内的能量损耗。

本发明进一步设置为：所述平移回射器件为一直角棱镜。

通过采用上述技术方案，直角棱镜的两个反射面相互垂直，可以简单可靠地实现对入射光的平移回射，从而将入射光束与出射光束分成两束。

本发明也可设置为：所述平移回射器件为一角锥棱镜，且所述角锥棱镜的也顶点位于入射和出射该角锥棱镜的两光束的对称轴线上。

通过采用上述技术方案，将角锥棱镜的顶点设置于入射和出射该角锥棱镜的两光束的对称轴线上，会使得这里的角锥的顶点与单向运行器件后的角锥的顶点相对，所述环形谐振腔的抗失调能力进一步提高。

本发明也可设置为：所述平移回射器件（1）为两个相互固定成直角的高反镜。

通过采用上述技术方案，采用两高反镜垂直固定，结构简单且成本较低，且满足于将入射光线平移回射的要求。

进一步地，所述单向运转控制器件与腔镜之间设置有半波片。

进一步地，所述角锥棱镜的出射光线与所述腔镜之间还设有半波片。

本发明进一步设置为：所述非线性晶体的两侧设置有两个凸面镜，所述凸面镜的主光轴与所述平行反射光束重合。