径向偏振激光系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种径向偏振激光系统。
【背景技术】
[0002] 径向偏振是一种新颖的光学偏振态，具有空间各向异性，在许多应用中具有重要 的价值。目前出现了许多径向偏振激光系统，从产生径向偏振光的方式来看可以分为两类， 一类是腔外法；另一类是腔内法。腔外法有多种方式，一种是利用两束偏振方向相互正交， 相位呈一定分布的线偏振光，合束后就可以形成径向偏振光；另一种是利用相位延迟元件， 使得入射的线偏振光在不同径向方位产生不同的相位延迟，通过该元件后线偏振光就转换 成径向偏振光。腔内法则主要是利用晶体的双折射效应或光纤光栅(应用于光纤激光器） 等。但是，现有的这些方法大多只适用于小功率激光输出，且产生的径向偏振的纯度也不 尚。
[0003] 通常，工业用大功率C02激光器均采用平面折叠式谐振腔结构，它的光学系统由 放电管、折反镜、尾镜和输出镜组成。如图1所示，为折叠式谐振腔光路示意图，由尾镜L1、 输出镜L2、折反镜Ml、折反镜M2、折反镜M3和折反镜M4组成，其中，尾镜L1、折反镜Ml、折 反镜M2、折反镜M3和折反镜M4为全反射镜，输出镜L2为半透半反镜，每一个折反镜均将光 束折叠90度。光路0L1、0L2与折反镜Ml形成平面I;光路0L2、0L3与折反镜M2形成平 面II;光路0L3、0L4与折反镜M3形成平面III;光路0L4、0L5与折反镜M4形成平面IV。因 为平面I、平面II、平面III和平面IV均在同一平面，因此统称为谐振腔平面。
[0004] 任何一个偏振状态都可以由相互正交的垂直偏振和平行偏振合成，垂直偏振（S偏振）垂直于入射平面，平行偏振（P偏振）平行于入射平面。光学表面对激光束的s偏振 和P偏振的反射率随着入射角的不同而不同，如图2所示。随着入射角的增大s，p偏振的 反射率差越大，通常s偏振反射率大于p偏振反射率。除此之外，在反射过程中，s与p偏 振也存在相位差，如图3所示。
[0005] 在如图1所示的谐振腔中，由反射过程引起的反射率差为： AR=ARM1+ARM2+ARM3+ARM4，引起的相位差为：A(J> =A(J>M1+A(J>M2+A(J>M3+A(J>M4。 工业用大功率C02激光器折叠腔使用通常采用金属基镀膜的铜或硅折反镜，称为MMR镜，该 折反镜对10. 6微米的激光的反射率大于99. 7%。II-VI公司生产的MMR反射镜对s，p偏 振的反射率差为0.2%，相位差小于2°。通常C02激光折叠式反射镜的入射角为45°，它的 反射率差为0.2%，相位差约为1°。经试验证明，正是由于这种反射率差导致了C02激光器 谐振腔的强偏振效应，输出s偏振激光。
[0006] 研究发现，在激光器谐振腔中，要实现径向偏振的输出，必须使得谐振腔中折反镜 引起的总s，P偏振反射率差AR和相位差A(})尽可能的小，同时为了实现稳定的径向偏振 输出又需要引入尽可能大的径向和角向偏振的反射率差AR'以及径向偏振与角向偏振相 位差A(})' =31。通过精进的镜片制作工艺可以把AR和A(})做到尽可能的小，但却大大 增加了生产成本。同时AR和A(})还受镜片的温度和使用寿命的影响而变化。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种径向偏振激光系统，通过设置衍射光栅，旨在解决现 有技术中如何稳定输出径向偏振激光的问题。
[0008] 本发明是这样实现的，一种径向偏振激光系统包括折叠激光器谐振腔、用于引入 径向偏振的反射率差的偏振装置以及用于引入角向偏振的相位差的移相装置；所述激光器 谐振腔包括沿激光束的光路依次顺序连接且分布于不同平面的尾镜、第一折反镜、第二折 反镜、第三折反镜、第四折反镜以及输出镜；所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜和 所述第三折反镜位于第一平面上，所述第二折反镜、所述第三折反镜、所述第四折反镜和所 述输出镜位于第二平面上，所述第一平面与所述第二平面相互垂直，所述光路在所述第一 平面上的所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜和所述第三折反镜之间的被折叠次 数和在所述第二平面上的所述第二折反镜、所述第三折反镜、所述第四折反镜和所述输出 镜之间的被折叠次数相同，相邻两个光路相互垂直；所述偏振装置和所述移相装置均包括 衍射光栅。
[0009] 进一步地，所述偏振装置和所述移相装置均设置于所述尾镜上。
[0010] 进一步地，所述偏振装置和所述移相装置均设置于所述输出镜上，所述衍射光栅 位于所述激光器谐振腔内。
[0011] 进一步地，所述偏振装置设置于所述尾镜上以及所述移相装置设置于所述输出镜 上。
[0012] 进一步地，所述衍射光栅为中心对称的准周期性环形结构，且从中心向外辐射。
[0013] 进一步地，所述衍射光栅包括材料为砷化镓制成的基底、设置于所述基底上表面 的多层膜结构以及材料为锗制成的光栅，所述多层膜结构位于所述基底与上述光栅之间； 所述多层膜结构由12层硒化锌标准膜和氟化钍标准膜交替排列而成，且靠近所述基底的 一层为所述硒化锌标准膜。
[0014] 进一步地，位于所述第一平面内的所述第一折反镜、所述第二折反镜和所述第三 折反镜的反射平面与所述第一平面平行，位于所述第二平面内的所述第二折反镜、所述三 折反镜和所述第四折反镜的反射平面与所述第二平面平行。
[0015] 进一步地，所述尾镜、所述第一折反镜、所述第二折反镜、所述第三折反镜和所述 第四折反镜为全反射镜，所述输出镜为半透半反镜。
[0016] 进一步地，所述全反射镜为高反射率的偏振元件、平面镜、凹面镜或其他复曲面 镜。
[0017] 进一步地，所述高反射率的偏振元件为具有偏振选择性膜的高反射镜或者光栅。
[0018] 本发明的激光器谐振腔通过相互垂直的第一平面和第二平面，并且所采用的第一 折反镜、第二折反镜、第三折反镜和第四折反镜为相同的折反镜，保证了激光器谐振腔内光 路中的s偏振和p偏振具有相同的反射率，通过将激光束在第一平面和第二平面内的光路 被折叠的次数相同，消除了同一平面内折反镜对激光束的偏振影响，并采用具有衍射光栅 的偏振装置和移相装置以引入径向偏振和角向偏振，从而输出稳定的径向偏振。
【附图说明】
[0019] 图1是现有技术提供的激光器谐振腔的光路俯视图，所有光路均分布在同一个平 面内；
[0020] 图2是现有技术中光束的s偏振和p偏振的反射率随入射角的变化图；
[0021] 图3是现有技术中光束的s偏振和p偏振的相移随入射角的变化图；
[0022] 图4是本发明实施例提供的激光器谐振腔的结构示意图；
[0023]图5是本发明实施例提供的衍射光栅的结构示意图；
[0024] 图6是图5中VI部分的局部放大图；
[0025] 图7是图5中衍射光栅的截面示意图；
[0026] 图8是图5中衍射光栅对TE偏振的反射率，；
[0027] 图9是图5中衍射光栅对径向偏振与角向偏振的相位差；
[0028]图10是本发明实施例一中提供的径向偏振激光系统的结构示意图；