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固體激光器

大功率二極管泵浦固體激光器的發(fā)展(上)

星之球激光 來源:新特光電2011-11-05 我要評論(0 )   

前言 自第一臺紅寶石激光器問世,固體激光器就一直占據(jù)了激光器的發(fā)展的主導(dǎo)地位,特別是在20 世紀(jì)80 年代出現(xiàn)的半導(dǎo)體激光器(Laser Diode)以及在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的二極...

前言
    自第一臺紅寶石激光器問世,固體激光器就一直占據(jù)了激光器的發(fā)展的主導(dǎo)地位,特別是在20 世紀(jì)80 年代出現(xiàn)的半導(dǎo)體激光器(Laser Diode)以及在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的二極管泵浦固體激光器(Diode Pumped Solidstate Laser)更因為體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性好和壽命長等優(yōu)點,逐漸成為光電行業(yè)中最具發(fā)展前途的領(lǐng)域。
一:大功率二極管泵浦固體激光器發(fā)展趨勢

 

     最近兩年由于半導(dǎo)體激光器的迅速發(fā)展,使二極管泵浦固體激光工業(yè)加工設(shè)備所占的市場份額越來越大,美國《Laser Focus World》雜志報道,1999 年全世界激光器銷售額為49 億美元,比1998 年增長26%, 2001 年,全球激光設(shè)備銷售總額大約為190 億美元,其中用于材料加工的激光設(shè)備銷售額約為123 億美元,占總額的63%左右。報道同時預(yù)測了2002 年全球激光市場銷售,因光通訊泡沫和美國911 事件的影響,2002 年激光市場略有下滑,主要表現(xiàn)在通訊和電子行業(yè)的應(yīng)用,但用于材料加工的激光器銷售額不受其影響,而CO2 激光器進(jìn)一步萎縮,發(fā)展固體激光器特別是二極管泵浦的固體激光器加工設(shè)備,正好可切入市場的需求和技術(shù)發(fā)展趨勢。

二、大功率二極管泵浦固體激光器的原理及分類
    激光二極管泵浦固體激光器的種類很多,可以是連續(xù)的、脈沖的、調(diào) Q 的,以及加倍頻混頻等非線性轉(zhuǎn)換的。工作物質(zhì)的形狀有圓柱和板條狀的。而泵浦的耦合方式又分為直接端面泵浦、光纖耦合端面泵浦和側(cè)面泵浦三種結(jié)構(gòu)。泵浦所用的激光二極管或激光二極管陣列出射的泵浦光,經(jīng)由會聚光學(xué)系統(tǒng)將泵浦光耦合到Nd:YAG 晶體棒上,在晶體棒的泵浦耦合面上為減少耦合損失而鍍有對810nm 波長的增透膜。同時,該端面也是固體激光器的諧振腔的全反端,因而端面的膜也是1.06μm 的激光諧振腔,起振后產(chǎn)生的1.06μm 激光束由輸出鏡耦合輸出。

 

    實驗結(jié)果表明,與其它兩種泵浦方式相對比,端面泵浦的效率最高。其原因為:在泵浦激光模式不太差的情況下,泵浦光都能由會聚光學(xué)系統(tǒng)耦合到工作物質(zhì)中,耦合損失較少;另一方面,泵浦光也有一定的模式,而產(chǎn)生的振蕩光的模式與泵浦光模式有密切關(guān)系,匹配的效果好,因此,工作物質(zhì)用泵浦光的利用率也相對高一些。然而,端面泵浦雖然效率高,但固體激光的輸出功率受端面限制,因為端面較小時只能采用單元的激光二極管,這就限制了泵浦光的最大功率。如果采用功率較大的激光二極管陣列作泵浦源,則由于陣列型二極管輸出的泵浦光模式不好,因而不易將泵浦光有效地耦合到工作物質(zhì)中,實際上降低了效率。而且由于泵浦光的模式較為復(fù)雜,泵浦后輸出的1.06μm 激光的光束質(zhì)量也不易保證。

 

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