大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展(2)

1期

郑

权 等:大功率二极管泵浦固体激光器的应用和发展

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DPSSL的发展方向

目前 DPSSL的发展方向主要有三个:

一是高功率输出O文献[1]报道了LDA泵浦

2-6kW大功率DPSSL应用于汽车部件焊接O它比同功率的CO2激光焊接机的体积小~速度快O在微电子领域 输出为10W以下的单模DPSSNd:YAG激光器已广泛用于激光微调机中O二倍频的DPSSL在微电子工业中也有许多的应用O

三倍频的DPSSNd:YVO4激光器输出功率1W(TEMOO模D 光束发散角小于0.5m1ad 峰值不稳定度低于5% 目前已取代紫外A1+和he-Cd激光器用于激光快速成型O

Nd:YAG激光器在1064nm连续输出达3.3kW 532nm连续输出达400W 基模运转可达200W以上O根据按比例放大原则 其输出功率可超过5kW达到万瓦量级 并有可能成为激光核聚变的驱动器能源O

二是可见波段输出O经过倍频~混频和参量振荡等技术 DPSSL在红~黄~绿~蓝~紫(如波长为670nm~660nm~656nm~627nm~594nm~532nm~473nm~457nm~454nm~451nm~430nmD等各波段均已获得激光输出 而且多数连续波输出功率都在瓦级以上[2]O

三是紫外波段输出ODPSSL经过三倍频~四倍频后已经获得功率数瓦的紫外激光O例如 日本三棱电子公司最近研制出波长为266nm~平均功率达20.5W~重复频率为10khz的全固体紫外激光器O其中绿光注入功率为105.8W~转换效率为19.4% 没有出现饱和及光损伤现象[3] 提高绿光注入将得到更高的紫外输出O

总观三个方面 高功率输出是关键 它也是获得大功率可见波段和紫外波段激光输出的前提O应该说 高功率DPSSL的出现是与高功率的LDA飞速发展相伴的O目前 美国光谱二极管实验室公司已经有OCW6000W(尺寸:10>19.6mm2D的LDA出售OLDA实现了高功率密度(达2.5kW/cm2D~高电光转换效率(达50%D和长寿命(大于4>109次发射DO另外 由于2.5kW的二极管激光阵列的孔径只有1>1cm2 因此 可以在10>40cm2的口径上堆迭起1MW功率的LDA 用以泵浦钕玻璃圆盘 也可以多条LDA在周围泵浦激光棒O而且 高功率的LDA价格日渐下降 为高功率DPSSL的进一步发展和普及应用创造了条件O

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大功率DPSSL的应用

大功率的DPSSL有着广阔的应用前景 主要包括:

(1D材料加工:包括常规的激光加工~微加工~精密加工等O

目前 德美等发达国家已经将2kW和

(2D同位素分离

高功率二倍频DPSSL(绿光D可取代A1+激光器和Cu蒸气激光器进行同位素分离 体积小 难度低O

(3D激光核聚变

高功率的DPSSL预计可成为工业电力激光器 也是激光核聚变电厂驱动器的可行候选者[4]O日本已完成利用大功率DPSSL建立高阳激光核聚变发电厂的可行性研究工作 认为从原理上讲已经没有障碍 仅仅有待于技术上的改进和成本下降O

(4D科学研究

大功率的DPSSL在科学研究中有很多用户 例如作为锁模掺钛蓝宝石激光器的泵浦源 已基本取代A1+激光器O

(5D另外 大功率的DPSSL在医疗~检测~分析~通讯~投影显示以及军事国防等领域也有极其重要的应用价值O

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大功率DPSSL的实现方案

目前 较为成功的大功率DPSSL的实现方案有以下几种:5.1

端面泵浦瓦级连续波输出的DPSSL方案:实验证明 采用折迭腔结构较直腔要好[5]O这

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