專利名稱：激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，屬于激光技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)用于激光加工要求光束質(zhì)量好，最好為基橫模圓形光斑輸 出，激光器穩(wěn)定性高，激光輸出功率(或能量)大。為了滿足工業(yè)激光加工要求，目前國內(nèi)外均采用定向棱鏡諧振腔。如程勇等，定向棱鏡諧振腔的特性研究，中國激光，2000年， V01.A27， NO. 6。定向棱鏡腔內(nèi)為平行光場，棱鏡偏轉(zhuǎn)不引起腔內(nèi)振蕩 光線方向的轉(zhuǎn)變，振蕩光線繞平行于光軸對稱位置(上、下或左、右) 交叉穿行，能克服工作物質(zhì)內(nèi)部折射率、密度、應(yīng)力等不均勻分布，使 得增益趨于均勻，光場分布均勻，壓縮光束發(fā)散角，抗失調(diào)能力強(qiáng)，允 許失調(diào)角高達(dá)土20。，輸出能量變化為5%，機(jī)械穩(wěn)定性高。定向棱鏡諧振腔，能壓縮光束發(fā)散角，改善光束質(zhì)量，但它無選 頻、選擇基橫模功能，不能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出，與工業(yè)激光加 工要求還有差距。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，重 點(diǎn)解決國內(nèi)外大功率(或大能量)激光器不能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出，以及腔鏡參數(shù)不能用理論公式計(jì)算的問題。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是由原子受激吸 收、受激發(fā)射理論，本人發(fā)明了原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選 擇橫模功能。由光子學(xué)說每了光子具有一定質(zhì)量M二,二^^^，從而得出入=，，其中入為激光波長，f為激光頻率，C為光速，C"3x10s米/秒。由此公式對于某激光器，其波長A —定，對應(yīng)頻率f 一定。每個光子具有能量s =hf，其中h為普朗克常數(shù)，h=6. 626X 10-34焦耳 秒，其 光子能量hf也一定。由原子受激吸收、受激發(fā)射理論，當(dāng)原子體系內(nèi) 受到外來能量為hf的光子照射時，如果1^=￡2-&，處于高能級E2上的原子因受外來光子的作用從高能級E2躍遷到低能級&上，這時原子將發(fā)射一個和外來光子一樣的光子。換句話說，原子體系內(nèi)的兩個能級 差發(fā)射光子，其頻率、波長、能量都是固定的。激光是電磁波的一種， 屬于橫波。因此，原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選擇橫模功能。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是由本人發(fā)明的 原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選擇橫模功能，適當(dāng)?shù)乜刂仆饨缒?量泵浦原子體系，使激光工作物質(zhì)能發(fā)射單一能量光子，而光子能量 只等于原子內(nèi)特定一組兩個能級差，是實(shí)現(xiàn)基橫模輸出關(guān)鍵因素。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是由本人發(fā)明的 介質(zhì)極化新理論和熱應(yīng)力理論，發(fā)明了腔鏡參數(shù)理論計(jì)算公式<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>:中a"—材料線膨脹系數(shù)E--材料楊氏?！? i——基底材料吸收系數(shù) R~~腔鏡橫截面半徑 Pl——激光器輸出功率 d in——腔鏡最小厚度 P——窗口內(nèi)外壓力差u——材料泊松比 K——材料導(dǎo)熱系數(shù) 3 2—鍍膜吸收系數(shù)-腔鏡某一點(diǎn)距光軸距離入——激光波長dm一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是激光諧振腔由定向棱鏡1、對稱雙凸鏡2所構(gòu)成，定向棱鏡l為全反射鏡，對稱雙凸 鏡2為輸出鏡。定向棱鏡l'的厚度、對稱雙凸鏡2的最大厚度按公式dnax計(jì)算確定，定向棱鏡1和對稱雙凸鏡2的壓邊厚度按公式(kn計(jì)算 確定，激光窗口為線性級化，激光束不發(fā)生模式畸變。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，在國內(nèi)外大功率(或大 能量)激光器中，能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出，激光器穩(wěn)定性高，極大 地提高工業(yè)激光加工性能，滿足了工業(yè)激光加工要求。從影響大功率激光器基橫模輸出主要因素，主要取決于激光工作 物質(zhì)是否發(fā)射單一能量光子，以及激光窗口是否發(fā)生非線性極化使激 光束發(fā)生模式畸變。適當(dāng)?shù)乜刂仆饨缒芰勘闷衷芋w系，使激光工作 物質(zhì)能發(fā)射單一能量光子，以及腔鏡參數(shù)由本人發(fā)明的理論公式確定，使激光窗口為線性極化，激光束不發(fā)生模式畸變， 因而在國內(nèi)外大功率激光器中能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出。激光諧振 腔由定向棱鏡l、對稱雙凸鏡2所構(gòu)成，具有定向棱鏡諧振腔的優(yōu)點(diǎn)， 激光諧振腔不僅改善光束質(zhì)量，而且激光器穩(wěn)定性高。因此本發(fā)明能 大幅度提高工業(yè)激光加工性能，滿足于工業(yè)激光加工要求。


附圖是一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)定向棱鏡、2雙稱雙凸鏡。
具體實(shí)施方式
一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是，由本人發(fā)明 的原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選擇橫模功能，適當(dāng)?shù)乜刂仆饨?能量泵浦原子體系，使激光工作物質(zhì)能發(fā)射單一能量光子，而光子能 量只等于原子內(nèi)一組特定兩個能級差。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是，激光諧振腔由定向棱鏡1、對稱雙凸鏡2所構(gòu)成，定向棱鏡1為全反射鏡，對稱雙 凸鏡2為輸出鏡，其結(jié)構(gòu)型式與高斯光束特性相匹配，兩曲面曲率半 徑絕對值要相等，即lR!HR2i。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是，定向棱鏡l 厚度、對稱雙凸鏡2最大厚度按公式dmax計(jì)算確定，定向棱鏡1和對稱雙凸鏡2的壓邊厚度按公式dmin計(jì)算確定。在材料允許條件下激光窗口為線性極化，激光束不發(fā)生模式畸變。一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是，在國內(nèi)外大 功率(或大能量)氣體激光器、固體激光器、化學(xué)激光器等均可實(shí)現(xiàn)基 橫模圓形光斑輸出，激光器穩(wěn)定性高，能大幅度提高工業(yè)激光加工性 能，滿足了工業(yè)激光加工要求。
權(quán)利要求
1.一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，其特征是，由原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選擇橫模功能，適當(dāng)?shù)乜刂仆饨缒芰勘闷衷芋w系，使激光工作物質(zhì)發(fā)射單一能量光子，而光子能量只等于原子內(nèi)一組特定兩個能級差，是激光輸出基橫模圓形光斑關(guān)鍵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出， 其特征是，激光諧振腔由定向棱鏡(1 )、對稱雙凸鏡(2)所構(gòu)成，定向 棱鏡(1)為全反射鏡，對稱雙凸鏡(2)為輸出鏡，其結(jié)構(gòu)型式與高斯 光束特性相匹配，兩曲面曲率半徑絕對值要相等，即|1^| = |尺2|。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出， 其特征是，定向棱鏡(1)厚度、對稱雙凸鏡(2 )最大厚度按公式dmax計(jì) 算確定，定向棱鏡(l)和對稱雙凸鏡(2)的壓邊厚度按cUn計(jì)算確定， 在材料允許條件下激光窗口為線性極化，激光束不發(fā)生模式畸變。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出， 其特征是，在國內(nèi)外大功率(或大能量)氣體激光器、固體激光器、化 學(xué)激光器均可實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出，激光器穩(wěn)定性高，能大幅度 提高工業(yè)激光加工性能，滿足了工業(yè)激光加工要求。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出， 其特征是，由介質(zhì)極化新理論和熱應(yīng)力理論，發(fā)明了腔鏡參數(shù)理論計(jì) 算公式<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
一種激發(fā)單一能量光子實(shí)現(xiàn)基橫模輸出，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。重點(diǎn)解決國內(nèi)外大功率(或大能量)激光器，不能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出，以及腔鏡參數(shù)不能用理論公式計(jì)算的問題。由本人發(fā)明的原子體系內(nèi)兩個能級差具有選頻、選擇橫模功能，適當(dāng)?shù)乜刂仆饨缒芰勘闷衷芋w系，使激光工作物質(zhì)能發(fā)射單一能量光子，以及腔鏡參數(shù)由本人發(fā)明的理論公式d_max、d_min計(jì)算確定，使激光窗口為線性極化，激光束不發(fā)生模式畸變，在國內(nèi)外大功率激光器中能實(shí)現(xiàn)基橫模圓形光斑輸出。激光諧振腔由定向棱鏡(1)、對稱雙凸鏡(2)所構(gòu)成，激光器穩(wěn)定性高。本發(fā)明能大幅度提高工業(yè)激光加工性能，滿足了工業(yè)激光加工要求。主要用于工業(yè)激光焊接、切割、熱處理等。
文檔編號H01S3/00GK101257176SQ20081010137
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者石景林 申請人:石景林