第
43
卷,第
5
期
2006
年
5
月
Vol.43,No.5
May2006
激光与光电子学进展
aser&OptoelectronicsProgress
光电子器件与技术
收稿日期
: 2005-11-11
;收到修改稿日期:
2005-12-06
作者简介
:
尹宪华
(1954~)
,男,江苏宜兴人,高级工程师,现从事大能量固体激光技术研究。
E-mail: jifengzu@siom.ac.cn
摘 要 总结了实现高平均功率固体激光器的抽运结构,包括
Nd:GGG
热容激光器、掺
Yb
激光器及薄片激光器等,为设
计高平均功率激光器及抽运方式选择提供了参考依据。
关键词 面抽运;边抽运;固体热容激光器;薄片激光器
中图分类号:
TN248.1
DevelopmentofPumpingConfigurationsforHigh
AveragePowerSolidStateLasers
YINXianhuaHOULiqun DONGYue LIUZhigangZHANGTao GUYalong
ZUJifeng ZHUJianqiang
(LaboratoryofHighPowerLaserPhysics,ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,
TheChineseAcademyofSciences,Shanghai 201800)
Abstract
Thepumpingconfigurationsforrealizinghighaveragepowersolidstatelaseraresummarized,including
Nd:GGGcrystalslablaserinheatcapacityoperatingmode,Yb-dopedslablasersandthin-disklasersetc.,whichpro原
videareferencefordesigninghighaveragepowersolidstatelaserspumpingmodes.
Keywords face-pumping
;
edge-pumping
;
solidstateheat-capacitylaser
;
thin-disklaser
高平均功率固体激光器抽运结构发展
尹宪华侯立群董
玥
刘志刚张涛顾亚龙祖继锋朱健强
(
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理实验室,上海
201800)
1
引言
自从第一台红宝石激光器问
世以来,固体激光器在新型激光材
料的选用、材料性能改进以及抽运
方式都有了飞速发展,一 直占据了
激光器发展的主导地位。尤其是在
20
世纪
80
年代出现的半导体激光
器,以及在此基础上发展的半导体
激光器列阵和近几年方兴未艾的
光纤激光器,因为体积小、重量轻、
效率高、性能稳定、可靠性高和寿
命长等优点,促进了整个固体激光
技术领域的不断发展。
但是在高功率固体激光器发
展过程中仍存在许多技术难题:例
如传统的固体激光器,通常由掺钕
的钇铝石榴石
(YAG)
晶体
(
或玻璃
棒
)
、抽运灯、聚光腔、光学谐振腔、
电源及制冷系统等组成,其转换效
率为
1%~3%
。由于惰性气体灯发出
的抽运光分布在空间
4
p 立体角
内,需要使用聚光腔来提高光转换
效率和抽运光辐照均匀性
(
在半导
体激光抽运情况下,为了提高光转
换效率,有时也需要聚光腔
)
。一般
灯抽运聚光腔有椭圆、双椭圆和多
灯共轴等结构
[1]
,抽运方式多为侧
面抽运。随着高功率固体激光器的
发展,尤其是棒状激光器的热透镜
效应和热损伤现象限制了激光器
的大功率输出。面对这一技术难
题,为 消除激光介质热畸变人们提
出了以下三种方法
[2
,
3]
:1)
均匀抽运;
2)
在热扩散前产生激光
(
时间
<
1ms)
;
3)
移去热介质,引进冷介质
(
增益介质交换概念
)
。
除此之外,
20
世纪
90
年代激光
二极管
(LD)
得到了迅猛发展,使得基
于
LD
抽运技术的全固态激光器
(DPSSL
,
diodepumpedsolidlaser)
成 为 目前激光技术领域一个重要
发展方向。与传统的灯抽运相比,
DPSSL
具有体积小、废热少、重量
轻、寿命长、稳定性好等特点,
DPSSL
为发展高功率固体激光器
提供了强大动力。为了提高激光功
率输出和改善光束质量,主要做了
如下几方面的研究工作:
1)
由于导
致激光介质热透镜效应的原因是
介质横向温度梯度不均匀。选用板
状介质,与光轴平行的面抽运、面
30