一种单频高阶涡旋激光直接产生装置的制作方法

1.本实用新型涉及涡旋激光产生装置，具体涉及一种单频高阶涡旋激光直接产生装置。


背景技术：

2.涡旋激光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应(如自旋霍尔效应，旋转光学多普勒效应，非线性拓扑变换)、微纳机械加工、超分辨成像、光镊和高精度相干测量等领域具有重要的应用价值；而且，涡旋光的应用中很多需要高阶涡旋光源。另一方面，相比多纵模激光而言，单频(即单纵模)激光具有更好的相干性，其噪声低的优点也是许多应用所需要的。当前，高阶涡旋光的产生已经有一些方法可以实现，但单频高阶涡旋光有效产生的方法还很少，仅有基于单块激光晶体非平面环形腔研制单频高阶涡旋激光的报道。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，通过简单的方式来实现单频高阶涡旋激光，单频高阶涡旋激光可以直接从激光谐振腔中产生，而不是通过在谐振腔外用光束变换元件变换产生。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，包括泵浦源、泵浦光耦合元件和激光谐振腔，所述激光谐振腔由谐振腔输入镜、激光晶体、滤波元件和输出点缺陷镜构成；
6.所述泵浦源，用于提供泵浦激光；
7.所述泵浦光耦合元件，用于将泵浦源产生的激光聚焦到谐振腔输入镜上；
8.所述谐振腔输入镜，用于接收来自泵浦光耦合元件的光束并输出到激光晶体上；
9.所述激光晶体，通过滤波元件获得单频激光并输出到输出点缺陷镜上；
10.所述输出点缺陷镜，用于产生高阶涡旋激光输出。
11.其中，所述泵浦源采用808nm半导体激光器。
12.其中，所述泵浦源产生的激光通过耦合光纤输出，所述耦合光纤的直径为400μm，数值孔径为0.22。
13.其中，所述泵浦光耦合元件由一个焦距为50mm的准直镜和一个焦距为60mm的聚焦镜组成，所述准直镜、聚焦镜均为凸面镜，所述准直镜、聚焦镜的平面相对设置。
14.其中，所述谐振腔输入镜为曲率半径为50mm的凹面镜，该谐振腔输入镜的凹面朝向激光晶体，且凹面上镀有对808nm波长透过率》90％且对1064nm波长反射率》99.9％的第一介质膜。
15.其中，所述激光晶体为掺钕钒酸钇，该激光晶体的横截面尺寸为3mm*3mm，长度为6mm。
16.其中，所述滤波元件为bk7玻璃，该滤波元件的厚度为1mm。
17.其中，所述输出点缺陷镜为平面镜，该输出点缺陷镜朝向激光晶体的一面镀有对
1064nm波长透过率2％的第二介质膜。
18.其中，所述第二介质膜的表面通过355nm皮秒激光破坏形成有若干个尺寸为80μm～250μm的点缺陷。
19.其中，所述激光谐振腔的长度为10mm。
20.相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过谐振腔输入镜、激光晶体、滤波元件和输出点缺陷镜构成一凹平激光谐振腔结构，即谐振腔输入镜采用凹面镜，输出点缺陷镜采用平面镜，该结构的特点是输出光斑质量好，且谐振腔长度可以调节到很短的尺寸，约为10mm，保证了少纵模输出，输出点缺陷镜可保证高阶涡旋激光的产生，在激光晶体与输出点缺陷镜之间插入标准具(滤波元件)可保证单频激光输出。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
25.实施例
26.请参阅图1，本实用新型实施例提供一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，包括泵浦源1、耦合光纤2、泵浦光耦合元件3和激光谐振腔4。其中，泵浦光耦合元件3由一个焦距为50mm的准直镜31和一个焦距为60mm的聚焦镜32组成，准直镜31、聚焦镜32均为凸面镜，准直镜31、聚焦镜32的平面相对设置。激光谐振腔4由谐振腔输入镜41、激光晶体42、滤波元件43和输出点缺陷镜44构成，谐振腔输入镜41为曲率半径为50mm的凹面镜，该谐振腔输入镜4的凹面朝向激光晶体42，且凹面上镀有对808nm波长高透(透过率》90％)且对1064nm波长高反(反射率》99.9％)的第一介质膜；激光晶体42为掺钕钒酸钇(nd:yvo4)，该激光晶体42的横截面尺寸为3mm*3mm，长度为6mm；滤波元件43为一个1mm厚的标准具(材料为bk7玻璃)；输出点缺陷镜44为平面镜，该输出点缺陷镜44朝向激光晶体42的一面镀有对1064nm波长透过率约2％的第二介质膜。
27.具体结构原理如下：
28.泵浦源1，用于提供泵浦激光，本实施例中，其采用的是常见的商用808nm半导体激光器，泵浦源产生的激光通过耦合光纤2输出，耦合光纤2的直径为400μm，数值孔径为0.22。
29.泵浦光耦合元件3，用于将泵浦源1产生的激光聚焦到谐振腔输入镜41上。
30.谐振腔输入镜41，用于接收来自泵浦光耦合元件3的光束并输出到激光晶体42上。
31.激光晶体42，通过滤波元件43获得单频激光并输出到输出点缺陷镜44上，在激光
谐振腔4中插入滤波元件43这个标准具的作用是增加激光谐振腔4内纵模间隔，从而获得单频激光输出。
32.输出点缺陷镜44，用于产生高阶涡旋激光输出，其表面通过355nm皮秒激光破坏形成有若干个尺寸为80μm～250μm的点缺陷，这些点缺陷相较于没有破坏的介质膜就会对激光形成很大的损耗，具体是对激光谐振腔4内的低阶模式形成很大的损耗，从而保证高阶的涡旋激光输出。为了保证高阶涡旋激光输出，点缺陷的尺寸很重要。
33.综上所述，该单频高阶涡旋激光直接产生装置通过谐振腔输入镜41、激光晶体42、滤波元件43和输出点缺陷镜44构成一凹平激光谐振腔结构，通过该结构可保证输出光斑质量，且谐振腔长度可以调节到很短的尺寸，约为10mm，保证了少纵模输出，且通过输出点缺陷镜44可保证高阶涡旋激光的产生，在激光晶体42与输出点缺陷镜44之间插入标准具(滤波元件43)可保证单频激光输出。
34.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：包括泵浦源、泵浦光耦合元件和激光谐振腔，所述激光谐振腔由谐振腔输入镜、激光晶体、滤波元件和输出点缺陷镜构成；所述泵浦源，用于提供泵浦激光；所述泵浦光耦合元件，用于将泵浦源产生的激光聚焦到谐振腔输入镜上；所述谐振腔输入镜，用于接收来自泵浦光耦合元件的光束并输出到激光晶体上；所述激光晶体，通过滤波元件获得单频激光并输出到输出点缺陷镜上；所述输出点缺陷镜，用于产生高阶涡旋激光输出。2.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述泵浦源采用808nm半导体激光器。3.根据权利要求1或2所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述泵浦源产生的激光通过耦合光纤输出，所述耦合光纤的直径为400μm，数值孔径为0.22。4.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述泵浦光耦合元件由一个焦距为50mm的准直镜和一个焦距为60mm的聚焦镜组成，所述准直镜、聚焦镜均为凸面镜，所述准直镜、聚焦镜的平面相对设置。5.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述谐振腔输入镜为曲率半径为50mm的凹面镜，该谐振腔输入镜的凹面朝向激光晶体，且凹面上镀有对808nm波长透过率>90％且对1064nm波长反射率>99.9％的第一介质膜。6.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述激光晶体为掺钕钒酸钇，该激光晶体的横截面尺寸为3mm*3mm，长度为6mm。7.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述滤波元件为bk7玻璃，该滤波元件的厚度为1mm。8.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述输出点缺陷镜为平面镜，该输出点缺陷镜朝向激光晶体的一面镀有对1064nm波长透过率2％的第二介质膜。9.根据权利要求8所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述第二介质膜的表面通过355nm皮秒激光破坏形成有若干个尺寸为80μm～250μm的点缺陷。10.根据权利要求1所述的一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，其特征在于：所述激光谐振腔的长度为10mm。

技术总结
本实用新型公开一种单频高阶涡旋激光直接产生装置，包括泵浦源、泵浦光耦合元件和激光谐振腔，激光谐振腔由谐振腔输入镜、激光晶体、滤波元件和输出点缺陷镜构成；泵浦源，用于提供泵浦激光；泵浦光耦合元件，用于将泵浦源产生的激光聚焦到谐振腔输入镜上；谐振腔输入镜，用于接收来自泵浦光耦合元件的光束并输出到激光晶体上；激光晶体，通过滤波元件获得单频激光并输出到输出点缺陷镜上；输出点缺陷镜，用于产生高阶涡旋激光输出。本实用新型通过构成一凹平激光谐振腔结构，输出光斑质量好，且谐振腔长度可以调节到很短的尺寸，保证了少纵模输出，输出点缺陷镜可保证高阶涡旋激光的产生，在激光谐振腔中插入标准具可保证单频激光输出。频激光输出。频激光输出。


技术研发人员：肖磊 徐斌 周伦滨
受保护的技术使用者：广东镭泰激光智能装备有限公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/4/13