專利名稱:鎖模激光染料盒的制作方法
本發(fā)明與激光器有關(guān)，鎖模激光染料盒是鎖模激光器的重要元件之一。
已有的鎖模激光染料盒，目前廣泛使用的是由諧振腔的全反射鏡和通光壁及其側(cè)壁構(gòu)成的空腔。在空腔中充以飽和吸收溶液，例如五甲川-二氯乙烷溶液。但是這種染料盒在鎖模激光器運(yùn)轉(zhuǎn)使用中存在下面的問題激光器輸出的鎖模脈沖寬度寬且不穩(wěn)定，例如以Nd∶YAG作激活介質(zhì)時，鎖模脈沖寬度大于30PS，以釹玻璃作激活介質(zhì)時，鎖模脈沖寬度大于20PS，有時甚至寬達(dá)80PS，而且鎖模脈沖往往是多個脈沖的包絡(luò)，即在一個主脈沖近旁還伴有幾個小脈沖，這種多峰脈沖的結(jié)構(gòu)是隨機(jī)的。這對于時間定量帶來很大困難。造成這種問題的原因就是染料盒的通光壁的設(shè)計不合理，使得經(jīng)全反射鏡回射的激光在通光壁的空氣界面造成反射，而且這一反射的激光瞬間又通過主激光束所經(jīng)過的飽和吸收溶液區(qū)。
本發(fā)明的目的是為了克服上述困難，提供一種可以獲得近高斯形的窄的鎖模脈沖的鎖模激光染料盒。
本發(fā)明的構(gòu)思是通過改進(jìn)染料盒通光壁的結(jié)構(gòu)，如圖所示，使得經(jīng)通光壁的空氣界面(5)反射的激光不再經(jīng)過主激光束所經(jīng)過的可飽和吸收溶液區(qū)。其具體方案是將通光壁設(shè)計成橫置的滿足下列條件的斜截柱體tgα≥ (d)/(2l) (1)α＜Sin-1( 1/(n) ) (2)
其中d是主激光束的直徑;1是染料盒中心線與通光壁的空氣界面(5)和溶液界面(6)的交點(diǎn)之間的距離;α是通光壁空氣界面法線與染料盒中心線之間的夾角;n是通光壁斜截柱體的材料的折射率。
為了獲得窄脈充染料盒中染料的厚度即空腔(3)的厚度應(yīng)小于1mm，為了提高鎖模激光器的工作頻率，染料盒的全反射鏡(1)上開有供染料溶液流動的溶液通道孔。
使用本發(fā)明的染料盒優(yōu)點(diǎn)是明顯的，鎖模激光器可以獲得全是近高斯形的激光脈沖，而且脈沖寬度較窄，例如釹玻璃作激活介質(zhì)時，一般脈沖寬度小于10PS，Nd∶YAG作激活介質(zhì)時，一般脈沖寬度小于20PS，大大提高了鎖模脈沖的質(zhì)量，有利于時間定量測量。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明的鎖模激光器染料盒經(jīng)中心的剖面示意圖。
圖中(1)是構(gòu)成激光諧振腔的全反射鏡，也是染料盒的一個壁，其上開有一個或二個溶液通道孔(4)，供染料溶液進(jìn)出空腔(3)，以構(gòu)成流動染料盒。
圖中(2)是一個橫置的斜截柱體的通光壁，其材料可以選用通光性好的材料，例如光學(xué)玻璃。熔石英或水晶等，而且斜截柱體可為斜截園柱體，或斜截方柱體，或其他形狀的斜截柱體，其關(guān)鍵是斜截柱體的溶液界面(6)與空氣界面(5)與染料盒中心線交點(diǎn)之間的距離1，空氣界面法線與染料盒中心線之間的夾角應(yīng)滿足關(guān)系式(1)和(2)。
當(dāng)激光束直徑d≤14mm時，對于光學(xué)玻璃、熔石英或水晶作斜截柱體時，斜截柱體只要滿足1＞20mm，20°＜α＜40°就已足夠。
斜截柱體的側(cè)面(或非通光面)磨毛，以防止經(jīng)空氣界面(5)反射的激光當(dāng)射到斜截柱體的側(cè)面再反射而通過主激光束所經(jīng)過的可飽和吸收溶液區(qū)而影響鎖模激光脈沖。
一個具體實(shí)例全反射鏡(1)是平面鍍?nèi)瓷浣橘|(zhì)膜，通光壁的斜截園柱體的1＝25mm，α＝33°，充五甲川-二氯乙烷溶液的厚度即空腔厚度為0.2mm左右，溶液流動，釹玻璃棒作激光激活介質(zhì)，激光束直徑d＝8mm，輸出的鎖模激光脈沖都是近高斯形的，如圖2所示，輸出波形穩(wěn)定，脈沖寬度6～9PS。
權(quán)利要求
1.一種在通光壁(2)和諧振腔全反鏡(1)之間構(gòu)成可裝染料溶液的空腔(3)的用于鎖模激光器的染料盒，其特征在于所說的通光壁是一橫置的滿足下列條件的斜截柱體tgα≥ (d)/(2l) ,α＜sin-1( 1/(η) )其中d是激光束的直徑，1是染料盒中心線與通光壁的空氣界面(5)和溶液界面(6)的交點(diǎn)之間的距離，a是通光壁空氣界面法線與染料盒中心線之間的夾角，n是通光壁斜截柱體的材料的折射率。
2.一種按照權(quán)利要求
1所說的染料盒，其特征在于所說的通光壁的材料為玻璃，熔石英或水晶，當(dāng)激光束直徑d≤14mm時，通光壁的斜截柱體滿足下列條件1＞20mm20°＜α＜40°
3.一種按照權(quán)利要求
1或2所說的染料盒，其特征在于所說的通光壁斜截柱體的側(cè)面為毛面。
4.一種按照權(quán)利要求
1、2、3所說的染料盒，其特征在于所說的空腔(3)的厚度小于1mm。
5.一種按照權(quán)利要求
1、2、3所說的染料盒，其特征在于所說的全反射鏡(1)上開有一或二個溶液通道孔(4)，供染料溶液進(jìn)出空腔。
6.一種按照權(quán)利要求
4所說的染料盒，其特征在于所說的全反射鏡(1)上開有一或二個溶液通道孔(4)，供染料溶液進(jìn)出空腔。
專利摘要
鎖模激光染料盒是一種在通光壁和諧振腔全反射鏡之間構(gòu)成盛飽和吸收染料溶液的空腔的染料盒，其特征在于所說的通光壁是一橫置的斜截柱體，保證由其空氣界面反射的激光不通過主激光束經(jīng)過的染料溶液區(qū)。在鎖模激光器運(yùn)轉(zhuǎn)中，可獲得全是近高斯形的窄的鎖模激光脈沖。
文檔編號H01S3/02GK85105674SQ85105674
公開日1987年1月21日 申請日期1985年7月23日
發(fā)明者高福源, 陳淑琴 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan