大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

第9卷第1期2001年2月

================================================================文章编号

1004-924X(2001D01-0006-04

光学精密工程

0PTICSANDPRECISI0NENGINEERING

Vol.9 No.1

Feb. 2001

大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

郑权1 赵岭2 钱龙生1

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 吉林长春130022D

(2.中国科学院上海光学精密机械研究所 上海201800D

摘要:从二极管泵浦固体激光器(DPSSLD的优势出发 指出了DPSSL向大功率方向发展并在某些领域取代其他类型激光器的趋势;概括介绍了大功率DPSSL的诸多应用领域和广阔的市场前景;并深入分析了实现大功率DPSSL输出的几种成功方案;指出了国内及早进行大功率DPSSL研究的紧迫性0关键词:二极管泵浦;固体激光器;大功率中图分类号:TN248.34

文献标识码:A

发射波长 使其峰值发射波长与激活粒子的吸收

1

引言

带理想地匹配 因而泵浦效率比灯泵浦高许多0一般来说 LD/LDA的电光转换效率为30-50% 至Nd:YAG上的光光转换效率为40%左右0这样 LD/LDA泵浦的Nd:YAG激光器总体效率在10%以上0

其次 LD/LDA泵浦的固体激光器的噪声特性好~频率稳定0由于不存在液体或气体工作物质的流动起伏噪声和泵浦灯的等离子体波动噪声 使得DPSSL的辐射噪声特性比灯泵浦优一阶以上0

另外 DPSSL具有的热光畸变小~光束质量好~稳定性好~寿命长(达10000-20000小时D~结构简单~体积小等特点 也是其它类型激光器所不能比拟的0

德国著名的工业激光公司Rofin-Sinar认为 在未来的2-5年内 DPSSL将取代灯泵浦的固体激光器0但也有专家认为 灯泵浦的高功率固体激光器比DPSSL更可靠0

现在的实际情况是:在中小功率范围内 DPSSL已在逐步取代灯泵的固体激光器~可见和紫外Ar+激光器~~e-Cd激光器;在大功率范围内 kW级的DPSSL正在逐步拓展应用领域 向大功率的灯泵固体激光器和横流/轴流C02激光器提出挑战0

自从1960年第一台红宝石激光器问世以来 固体激光器一直就处于研究工作的中心地位0进入20世纪80年代 半导体激光器(LD:LaserDiodeD及其列阵(LDA:LaserDiodeArrayD研究工作的巨大进展极大地推动着固体激光器件~技术及应用的发展0在此基础上出现的二极管泵浦的固体激光器(DPSSL:DiodePumpedSolid-stateLaserD因具有效率高~热效应小~器件结构紧凑~能获得高功率和高光束质量输出等优点 日益成熟 成为光电子行业增长最快 最令人瞩目的领域之一0特别是大功率的DPSSL在军事~医疗~科研等诸多领域有重要的用途 近年来成为国际上竞相研究开发的热点0

2

DPSSL的优势

与传统的闪光灯相比 采用LD/LDA作泵浦源的最主要的优点是效率高0以掺钕(Nd3+D激光器为例 由于泵浦灯很宽的辐射光谱与钕离子吸收带匹配不好 通常灯泵浦的Nd:YAG激光器总效率低于3% 并且大功率下热效应明显 光束质量和稳定性差0而LD/LDA的发射谱线要窄许多(仅约1.5nmD 还可以通过温度调谐来改变其

收稿日期:2000-10-31;修订日期:2000-11-06

基金项目:国家 高科技计划资助项目(863-307-22-51D863

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