同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置，由帶有衍射光學(xué)元件的Nd: YAG激光諧振腔產(chǎn)生946nm準(zhǔn)三能級(jí)空心激光，再利用該946nm空心激光于腔內(nèi)泵浦具有中心通孔的Nd:YAG激光晶體，獲得1064nm四能級(jí)空心激光輸出，從而實(shí)現(xiàn)946nm和1064nm雙波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的同時(shí)輸出，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于空心激光具有一系列特殊的物理性質(zhì)，如強(qiáng)度呈圓筒形分布、無(wú)衍射效應(yīng)等，這使得空心激光在激光光學(xué)、光信息處理、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]在有些領(lǐng)域需要同時(shí)使用946nm和1064nm兩個(gè)波長(zhǎng)的連續(xù)空心激光，例如，在激光加工領(lǐng)域，對(duì)于材質(zhì)不同的加工對(duì)象就需要采用不同波長(zhǎng)的激光；再如，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，由于激光照射治療作用深度要求不同，采用的激光的波長(zhǎng)也不同；還有就是在激光的和頻、差頻處理上同時(shí)也需要不同的波長(zhǎng)的激光。
[0004]雙波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的獲得與二元光學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，核心原件為DOE (Diffractive OpticalElements，衍射光學(xué)元件)。與本發(fā)明相關(guān)的一種已知技術(shù)由刊登在物理學(xué)報(bào)53 (6):1777?1781，2004，一篇題為“一種新空心光束的理論及實(shí)驗(yàn)研宄”的論文所公開(kāi)。該技術(shù)是一種利用以衍射光學(xué)元件為反射鏡的諧振腔獲得空心激光的方案，如圖1所示，MjP M2都是一種圓形反射鏡，中心為光闌，光闌半徑都為1mm。作為諧振腔的兩端，M1S輸出平面鏡，M2為具有某一反射率分布的衍射光學(xué)元件，口徑為1mm，腔長(zhǎng)L為500mm，構(gòu)成了一種燈泵Nd: YAG激光器。所述已知技術(shù)有以下兩點(diǎn)不足:其一，由于該方案僅使用一個(gè)衍射光學(xué)元件，因此，不能對(duì)衍射面處的空心光束的相位進(jìn)行補(bǔ)償，遠(yuǎn)離像面的光斑就會(huì)偏離空心激光分布；其二，只能產(chǎn)生一種波長(zhǎng)的空心激光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了同時(shí)獲得雙波長(zhǎng)連續(xù)空心激光輸出，并且，所述空心激光能夠得到相位補(bǔ)償，我們發(fā)明了一種同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置。
[0006]本發(fā)明之同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置其特征在于，如圖2所示，衍射整形全反鏡2、NdiYAG實(shí)心晶體3、衍射光學(xué)元件4、折轉(zhuǎn)鏡6沿光軸A依次光學(xué)同軸排布，LD泵浦源I位于衍射整形全反鏡2外側(cè)，衍射整形全反鏡2由光學(xué)平行平板內(nèi)附整形衍射光學(xué)元件構(gòu)成，衍射光學(xué)元件4由光學(xué)平行平板內(nèi)附相位補(bǔ)償衍射光學(xué)元件構(gòu)成，折轉(zhuǎn)鏡6位于衍射光學(xué)元件4外側(cè)；全反鏡5、折轉(zhuǎn)鏡6、Nd: YAG空心晶體7、輸出鏡8沿光軸B依次光學(xué)同軸排布；折轉(zhuǎn)鏡6同時(shí)與光軸A、光軸B呈45°角，折轉(zhuǎn)鏡6全反射由Nd: YAG實(shí)心晶體3產(chǎn)生的諧振光，折轉(zhuǎn)鏡6全透射由Nd: YAG空心晶體7產(chǎn)生的諧振光；光軸A與光軸B相交且垂直。
[0007]實(shí)際上本發(fā)明之同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置由兩個(gè)諧振腔構(gòu)成。第一諧振腔由衍射整形全反鏡2、Nd: YAG實(shí)心晶體3、輸出鏡8構(gòu)成，其中衍射整形全反鏡2作為該諧振腔的全反鏡，輸出鏡8作為該諧振腔的半反鏡，NdiYAG實(shí)心晶體3為該諧振腔的激光工作物質(zhì)。第二諧振腔由全反鏡5、Nd:YAG空心晶體7、輸出鏡8構(gòu)成，全反鏡5作為該諧振腔的全反鏡，輸出鏡8作為該諧振腔的半反鏡，NdiYAG空心晶體7為該諧振腔的激光工作物質(zhì)。第一諧振腔與第二諧振腔相交于折轉(zhuǎn)鏡6，共用一個(gè)半反鏡即輸出鏡8，且第二諧振腔的激光工作物質(zhì)即Nd:YAG空心晶體7同時(shí)位于第一諧振腔中。LD泵浦源I為第一諧振腔的泵浦。
[0008]本發(fā)明之同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置的工作狀態(tài)為，由LD泵浦源I發(fā)出的半導(dǎo)體激光透過(guò)衍射整形全反鏡2泵浦Nd:YAG實(shí)心晶體3，產(chǎn)生的諧振光在衍射整形全反鏡2與輸出鏡8之間振蕩，振蕩光路以光軸A和光軸B為軸，并在折轉(zhuǎn)鏡6處折轉(zhuǎn)。同時(shí)，所述諧振光由衍射整形全反鏡2整形為空心光束，并由衍射光學(xué)元件4相位補(bǔ)償。被整形為空心光束并得到相位補(bǔ)償?shù)闹C振光通過(guò)振蕩不斷正反饋并被不斷放大，該諧振光的一部分作為一種波長(zhǎng)的連續(xù)空心激光自輸出鏡8輸出。該諧振光的其余部分作為第二諧振腔的泵浦光，泵浦Nd: YAG空心晶體7，由于該泵浦光為空心光束，Nd: YAG空心晶體7也具有空心結(jié)構(gòu)，因此，在該泵浦光的泵浦能量得到充分利用的同時(shí)，產(chǎn)生空心諧振光。該空心諧振光在全反鏡5與輸出鏡8之間振蕩，振蕩光路以光軸B為軸。該空心諧振光通過(guò)振蕩不斷正反饋并被不斷放大，作為另一種波長(zhǎng)的連續(xù)空心激光自輸出鏡8輸出。
[0009]在光學(xué)平行平板上鍍制某種波長(zhǎng)光的全反膜或者增透膜，以及在光學(xué)平行平板上通過(guò)刻劃、鍍膜工藝制作衍射光學(xué)元件，都是現(xiàn)有技術(shù)中的成熟技術(shù)?，F(xiàn)有衍射光學(xué)元件技術(shù)幾乎能夠?qū)す夤馐芰糠植歼M(jìn)行任意整形，包括環(huán)形；還能夠通過(guò)相位取反技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)衍射的激光光束的相位補(bǔ)償。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本發(fā)明之方案，本發(fā)明之目的得以全面實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明還獲得多項(xiàng)附帶技術(shù)效果。第二諧振腔的激光工作物質(zhì)即Nd:YAG空心晶體7嵌入到第一諧振腔中，使得本發(fā)明之裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。將第一諧振腔產(chǎn)生的諧振光的一部分作為第二諧振腔的泵浦光的方式為腔內(nèi)泵浦方式，該方式能夠從根本上避免現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單一激光晶體產(chǎn)生雙波長(zhǎng)激光時(shí)的增益競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題；腔內(nèi)泵浦方式屬于熱助推泵浦，該種方式能夠有效緩解激光器的熱效應(yīng)，進(jìn)而能夠提高雙波長(zhǎng)連續(xù)激光輸出的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是現(xiàn)有以衍射光學(xué)元件為反射鏡的諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明之同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明之同時(shí)輸出得到了相位補(bǔ)償?shù)碾p波長(zhǎng)連續(xù)空心激光的裝置其具體方案如下所述。如圖2所示，衍射整形全反鏡2、NdiYAG實(shí)心晶體3、衍射光學(xué)元件4、折轉(zhuǎn)鏡6沿光軸A依次光學(xué)同軸排布，LD泵浦源I位于衍射整形全反鏡2外側(cè)，LD泵浦源I為輸出波長(zhǎng)為808nm的半導(dǎo)體激光器；衍射整形全反鏡2由光學(xué)平行平板內(nèi)附整形衍射光學(xué)元件構(gòu)成，衍射光學(xué)元件4由光學(xué)平行平板內(nèi)附相位補(bǔ)償衍射光學(xué)元件構(gòu)成，折轉(zhuǎn)鏡6位于衍射光學(xué)元件4外側(cè)。由Nd: YAG實(shí)心晶體3產(chǎn)生的諧振光的波長(zhǎng)為946nm。Nd: YAG實(shí)心晶體3的尺寸為Φ5Χ8ι?πι3，摻雜濃度為1.1at %，并且兩個(gè)通光端面鍍透射率大于99.9%的808nm
增透膜。
[0013]全反鏡5、折轉(zhuǎn)鏡6、Nd:YAG空心晶體7、輸出鏡8沿光軸B依次光學(xué)同軸排布。由NdiYAG空心晶體7產(chǎn)生的諧振光的波長(zhǎng)為1064n