书书书
第
39
卷
第
4
期
中
国
激
光
Vol.39
,
No.4
2012
年
4
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
犃
狆
狉犻犾
,
2012
谐振放大结构的大功率
犖犱∶犢犃犌
激光器设计及分析
张
健
1
郭
亮
1
,
2
张庆茂
1
李方志
1
1
广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广东 广州
510006
2
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州
( )
510641
摘要
采用一级谐振两级放大的系统结构和激光单元分块设计方法,研制出了工 业大 功率脉 冲固 体激光 器。在输
出平均功率为
957 W
连续运转
2h
后的功率不稳定度为
2.5%
,光电转换效率为
3%
,光束质量达到
22mm
·
mrad
,
激光耦合进入
0.6mm
的光纤,放大级之后最高输出功率达到
1125 W
。
关键词
激光器;
Nd∶YAG
激光器;谐振放大;激光单元;大功率
中图分类号
TN248.1
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犆犑犔201239.0402002
犚犲狊狅狀犪狀狋犃犿
狆
犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀犛狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳犎犻
犵
犺犘狅狑犲狉犖犱∶犢犃犌 犔犪狊犲狉
犇犲狊犻
犵
狀犪狀犱犃狀犪犾
狔
狊犻狊
犣犺犪狀
犵
犑犻犪狀
1
犌狌狅犔犻犪狀
犵
1
,
2
犣犺犪狀
犵
犙犻狀
犵
犿犪狅
1
犔犻犉犪狀
犵
狕犺犻
1
1
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳
犖犪狀狅
狆
犺狅狋狅狀犻犮犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾犕犪狋犲狉犻犪犾狊犪狀犱犇犲狏犻犮犲狊
,
犌狌犪狀
犵
犱狅狀
犵
犘狉狅狏犻狀犮犲
,
犌狌犪狀
犵
狕犺狅狌
,
犌狌犪狀
犵
犱狅狀
犵
510006
,
犆犺犻狀犪
2
犛犮犺狅狅犾狅
犳
犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犪狀犱犃狌狋狅犿狅狋犻狏犲犈狀
犵
犻狀犲犲狉犻狀
犵
,
犛狅狌狋犺犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
狅
犳
犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犌狌犪狀
犵
狕犺狅狌
,
犌狌犪狀
犵
犱狅狀
犵
510641
,
烄
烆
烌
烎
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋
犝狊犻狀
犵
犪狉犲狊狅狀犪狀狋狋狑狅狊狋犪
犵
犲犪犿
狆
犾犻犳犻犲犱狊
狔
狊狋犲犿 狊狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犱狋犺犲犾犪狊犲狉狌狀犻狋犫犾狅犮犽犱犲狊犻
犵
狀 犿犲狋犺狅犱狊
,
犺犻
犵
犺
狆
狅狑犲狉
狆
狌犾狊犲犱狊狅犾犻犱狊狋犪狋犲犾犪狊犲狉狊犳狅狉犻狀犱狌狊狋狉犻犪犾犪狉犲犱犲狏犲犾狅
狆
犲犱.犜犺犲犪狏犲狉犪
犵
犲狅狌狋
狆
狌狋
狆
狅狑犲狉狅犳957犠狉狌狀狊犮狅狀狋犻狀狌狅狌狊犾
狔
犳狅狉
2犺.犜犺犲狋犲犮犺狀犻犮犪犾
狆
犪狉犪犿犲狋犲狉狊狊狌犮犺犪狊
狆
狅狑犲狉犻狀狊狋犪犫犻犾犻狋
狔
狅犳2.5%
,
狆
犺狅狋狅犲犾犲犮狋狉犻犮犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮
狔
狅犳
3%
,
犫犲犪犿
狇
狌犪犾犻狋
狔
狅犳22犿犿
·
犿狉犪犱犪狉犲犪犮犺犻犲狏犲犱
,
犪狀犱狋犺犲犾犪狊犲狉犻狊犮狅狌
狆
犾犲犱犻狀狋狅狋犺犲
0.6 犿犿犳犻犫犲狉.犐狀狋犺犲犪犿
狆
犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀狊狋犪
犵
犲
犫犲犺犻狀犱狋犺犲犺犻
犵
犺犲狊狋狅狌狋
狆
狌狋
狆
狅狑犲狉犻狊狌
狆
狋狅1125 犠.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犾犪狊犲狉狊
;
犖犱∶犢犃犌犾犪狊犲狉
;
狉犲狊狅狀犪狀狋犪犿
狆
犾犻犳犻犲狉
;
犾犪狊犲狉狌狀犻狋
;
犺犻
犵
犺
狆
狅狑犲狉
犗犆犐犛犮狅犱犲狊
140.3460
;
140.3530
;
140.3538
;
140.3580
收稿日期:
20111107
;收到修改稿日期:
20111215
基金项目:粤港关键技术招标东莞专项(
20092052060010
)、广东省教育部科技部企业特派员行动计划(
2009B090600001
)、广
东省教育部产学研结合 重 点项 目(
2010A090200048
)、华南 理 工大 学国 家 金属 材料 近 净成 形工 程 技术 研 究 中心 开 放 基 金项 目
(
2011006
)资助课题。
作者简介:张
健(
1982
—),男,硕士研究生,主要从事激光先进技术方面的研究。
Email
:
zhan
gj
ian200623
@
sina.com
导师简介:张庆茂(
1966
—),男,博士,教授,硕士生导师,主要从事激光先进制造技术方面的研究。
Email
:
zhan
gq
m
@
scnu.edu.cn
1
引
言
高功 率固体激光 器具有输出 波长短、有利于 材
料吸收、便于光纤传输的特点,而光纤传输具有柔性
好、安全性高、紧固 耐用等优 点,因 而 光纤传输 高 功
率 固 体 激 光 器 在 工 业 材 料 加 工 中 得 到 广 泛 应
用
[
1
~
4
]
。采用多棒串接或谐振放大的主振荡功率放
大器(
MOPA
)系 统 结 构 是 实 现 高 功 率 固 体 激 光 器
最为有效的方法。 在多棒串 接 中,各 晶体棒的 特 性
和抽运功率不可能 完全相同,造成晶体 棒 间的热焦
距不匹配,使得谐振 腔 工作时工 作 点经过的 非 稳区
变 长,稳 区 变 短,不 利 于 高 功 率 激 光 的 稳 定 输
出
[
5
~
7
]
。而采用
MOPA
系统结构,它有利于减少临
界点的出现,提高了激光输出的稳定性,同时还可以
通过增大放 大 级 棒 材 直 径 的 方 法 来 避 免 棒 材 的 损
04020021