本發(fā)明屬于化學(xué)激光領(lǐng)域，具體涉及一種氟化氫激光器的諧振腔。

背景技術(shù)：

氟化氫激光器能夠直接把初始化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成受激輻射能，獲取巨大的激光功率，是目前為止應(yīng)用的最高輸出功率的激光器。氟化氫激光器工作在2600nm-3000nm波長范圍內(nèi)，輸出譜線豐富且通常是多譜線運轉(zhuǎn)，而在實際應(yīng)用中往往要求某些特定波長單譜線激光，在這種情況下激光器的選線輸出就變得十分必要。

使用光柵腔是多譜線激光器實現(xiàn)精準(zhǔn)單譜線激光輸出的常用方法，但對于高功率氟化氫激光，大面積、高損傷閾值的閃耀光柵很難獲得，并且對于非穩(wěn)腔，使用光柵所引入的象差會嚴(yán)重影響輸出激光的光束質(zhì)量。使用干涉型選模元件如窄帶濾光片、F-P標(biāo)準(zhǔn)具等元件也可實現(xiàn)選線激光輸出，但這些類型的元件很難應(yīng)用于強激光中。

當(dāng)氟化氫激光器運行時，光腔增益介質(zhì)是超音速流動的，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生激光的過程中很容易產(chǎn)生增益介質(zhì)分布不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出激光光斑沿氣流方向輸出光斑分布不均勻。因此，若要在不改變激光器氣動參數(shù)的條件下得到空間分布較為均勻的激光光斑，必須對傳統(tǒng)的非穩(wěn)腔進行重新設(shè)計。

由上述分析，需要一種能夠簡單有效地實現(xiàn)高功率氟化氫激光單譜線輸出的諧振腔，并且使得輸出激光光斑的空間分布較為均勻。本發(fā)明實現(xiàn)了滿足上述高功率氟化氫激光的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供一種氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔。實現(xiàn)了任意波長氟化氫激光單譜線輸出，且輸出激光光斑的空間分布較為均勻。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體技術(shù)解決方案是：

一種氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔，其特點是該裝置包括凸形反射鏡、45度偏振反射鏡、45度全反射鏡、凹形反射鏡。其中凸形反射鏡和凹形反射鏡的反射面分別鍍有短波長光高透過、長波長光高反射的反射膜，45度偏振反射鏡的反射面鍍有長波長光高透過、短波長光高反射的反 射膜。利用腔內(nèi)光學(xué)元件對腔內(nèi)不同波長的振蕩光的反射率不同，實現(xiàn)單譜線激光的選擇性輸出。通過腔內(nèi)設(shè)置光學(xué)元件位置，實現(xiàn)腔內(nèi)輻射光的束轉(zhuǎn)動，提高輸出光斑的空間分布均勻性。

本發(fā)明氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔的工作過程如下：

非穩(wěn)腔位于激光器超音速噴管的出口位置，設(shè)光軸的出光的方向為z軸，沿氣流方向為x軸，垂直氣流方向為y軸。凸形反射鏡的凸面、凹形反射鏡的凹面分別垂直于z軸，第一45度偏振反射鏡、第一45度全反射鏡的反射面與xy面的夾角分別為45度、-45度；第二45度全反射鏡的反射面與yz面的夾角為-45度；第二45度偏振反射鏡的反射面與x、y、z軸的夾角分別為45度。

針對氟化氫激光的任意單譜線，例如2760nm的譜線。非穩(wěn)腔的凸形反射鏡和凹形反射鏡分別鍍有2600nm-2700nm波長光透射率>95％，2750-3000nm波長光反射率>99.8％的介質(zhì)膜。當(dāng)激光器運行時，波長小于2750nm的輻射光在經(jīng)過凸形反射鏡和凹形反射鏡時幾乎全部透過腔鏡損耗掉，只有波長大于2750的輻射光才能在腔內(nèi)實現(xiàn)反射放大。非穩(wěn)腔的45度偏振反射鏡的反射面鍍有針對s偏振光，2600nm-2800nm波長光反射率>99.8％，2850-3000nm波長光透射率>95％的介質(zhì)膜，當(dāng)腔內(nèi)輻射光經(jīng)過45度偏振反射鏡時，波長大于2850nm的光幾乎全部穿過反射鏡損耗掉，而只有波長小于2800的輻射光才能實現(xiàn)反射放大。由于凸形反射鏡、凹形反射鏡以及45度偏振反射鏡的共同作用，只有2760nm的輻射光才能在腔內(nèi)實現(xiàn)振蕩放大，形成單譜線激光的輸出。沿氣流方向，從凸形反射鏡出發(fā)的輻射光經(jīng)過第一45度偏振反射鏡、第一45度全反射鏡、第二45度全反射鏡、第二45度偏振反射鏡反射后，實現(xiàn)了180度的轉(zhuǎn)動，入射到凹形反射鏡上，經(jīng)凹形反射鏡反射后，按原光路返回又發(fā)生了沿氣流方向的180度的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了自在現(xiàn)輸出，在此過程中，補償了由于增益介質(zhì)不均勻造成的光斑分布不均勻。

所述的凸形反射鏡和凹形反射鏡的平面鍍有2600nm-3000nm波長光透射率>99.8％的介質(zhì)膜。

所述的第一45度偏振反射鏡、第二45度偏振反射鏡的與反射面相對的另一平面分別鍍有對于s偏振，2600nm-3000nm波長光透射率>99.8％的介質(zhì)膜。

所述的光腔的光軸分別穿過凸形反射鏡、第一45度偏振反射鏡、第一45度全反射鏡、第二45度全反射鏡、第二45度偏振反射鏡、凹形反射鏡的中心。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.通過腔鏡鍍特殊介質(zhì)膜實現(xiàn)單譜線激光輸出，光學(xué)元件的抗損傷閾值高，諧振腔的結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，可實線任意波長的單譜線激光輸出，可以應(yīng)用于高功率激光器中。

2.通過設(shè)置腔內(nèi)光學(xué)元件的角度和位置，實現(xiàn)腔內(nèi)振蕩輻射光的束轉(zhuǎn)動，可以補償介質(zhì)分布不均勻造成的輸出激光光斑空間分布不均勻，實現(xiàn)均勻光斑輸出。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔中腔鏡透射率分布圖。其中實線為凸形反射鏡和凹形反射鏡透射率分布曲線，虛線為45度偏振反射鏡透射率分布曲線。

具體實施方式

如附圖1所示，一種氟化氫激光波長選擇輸出折疊非穩(wěn)腔，其特征在于該諧振腔包括凸形反射鏡1、第一45度偏振反射鏡2、第一45度全反射鏡3、第二45度全反射鏡4、第二45度偏振反射鏡5、凹形反射鏡6。設(shè)定氣流方向為x軸，垂直于氣流方向為y軸，空間中垂直于xy面方向為z軸，激光工作波長為2760nm的譜線。

非穩(wěn)腔的凸形反射鏡1和凹形反射鏡6分別鍍有2600nm-2700nm波長光透射率>95％，2750-3000nm波長光反射率>99.8％的介質(zhì)膜，其透射率如圖2實線所示。非穩(wěn)腔的第一45度偏振反射鏡2、第二45度偏振反射鏡5的反射面鍍有針對s偏振光，2600nm-2800nm波長光反射率>99.8％，2850-3000nm波長光透射率>95％的介質(zhì)膜，其透射率如圖2虛線所示。非穩(wěn)腔的第一45度全反射鏡3、第二非穩(wěn)腔的45度全反射鏡4的反射面鍍有2600nm-3000nm反射率>99.9％的介質(zhì)膜。凸形反射鏡1的凸面、凹形反射鏡6的凹面分別垂直于z軸，第一45度偏振反射鏡2、第一45度全反射鏡3的反射面與xy面的夾角分別為45度、-45度；第二45度全反射鏡4的反射面與yz面的夾角為-45度；第二45度偏振反射鏡5的反射面與x、y、z軸的夾角分別為45度。

當(dāng)激光器運行時，由腔內(nèi)輻射光經(jīng)凸形反射鏡1反射后穿過增益介質(zhì)后入射到第一45度偏振反射鏡2上，此時只有波長位于2750-3000nm的光產(chǎn)生振蕩，其它波長的光均從凸形反射鏡透射損耗掉，經(jīng)第一45度偏振反射鏡2反射后，只有波長為2760nm的s偏振光被反射到第一45度全反射鏡3，其它波長的光均從第一45度偏振反射鏡2透射損耗掉。波長為2760nm 的s偏振光經(jīng)第一45度全反射鏡3、第二45度全反射鏡4、第二45度偏振反射鏡5反射后，再一次穿過增益介質(zhì)后入射到凹形反射鏡6上，此時初始輻射光沿x方向旋轉(zhuǎn)了180度，腔內(nèi)傳輸?shù)墓鉃?760nm的單譜線輻射光。此單譜線輻射光經(jīng)凹形反射鏡6反射后沿原光路返回至凸形反射鏡1，完成振蕩放大，此時輻射光沿x方向又旋轉(zhuǎn)了180度，實現(xiàn)了自在現(xiàn)。輻射光在諧振腔內(nèi)往返重復(fù)這個過程，最終通過凸形反射鏡1的邊緣形成激光輸出。

本發(fā)明實現(xiàn)了任意波長氟化氫激光單譜線輸出，輸出光斑空間分布較為均勻，諧振腔其結(jié)構(gòu)簡單，適用于高功率激光器選線輸出，便于在實際應(yīng)用中使用。