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大功率二极管泵浦固体激光器的发展探讨

导读: 自第一台红宝石激光器问世,固体激光器就一直占据了激光器的发展的主导地位。

  自第一台红宝石激光器问世,固体激光器就一直占据了激光器的发展的主导地位,特别是在20 世纪80 年代出现的半导体激光器(Laser Diode)以及在此基础上出现的二极管泵浦固体激光器(Diode Pumped Solidstate Laser)更因为体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长等优点,逐渐成为光电行业中最具发展前途的领域。

  一、大功率二极管泵浦固体激光器发展趋势

  最近两年由于半导体激光器的迅速发展,使二极管泵浦固体激光工业加工设备所占的市场份额越来越大,美国《Laser Focus World》杂志报道,1999 年全世界激光器销售额为49 亿美元,比1998 年增长26%, 2001 年,全球激光设备销售总额大约为190 亿美元,其中用于材料加工的激光设备销售额约为123 亿美元,占总额的63%左右。报道同时预测了2002 年全球激光市场销售,因光通讯泡沫和美国911 事件的影响,2002 年激光市场略有下滑,主要表现在通讯和电子行业的应用,但用于材料加工的激光器销售额不受其影响,而CO2 激光器进一步萎缩,发展固体激光器特别是二极管泵浦的固体激光器加工设备,正好可切入市场的需求和技术发展趋势。

二极管泵浦固体激光器增长迅速

图1 二极管泵浦固体激光器增长迅速

  二、大功率二极管泵浦固体激光器的原理及分类

  激光二极管泵浦固体激光器的种类很多,可以是连续的、脉冲的、调 Q 的,以及加倍频混频等非线性转换的。工作物质的形状有圆柱和板条状的。而泵浦的耦合方式又分为直接端面泵浦、光纤耦合端面泵浦和侧面泵浦三种结构。泵浦所用的激光二极管或激光二极管阵列出射的泵浦光,经由会聚光学系统将泵浦光耦合到Nd:YAG 晶体棒上,在晶体棒的泵浦耦合面上为减少耦合损失而镀有对810nm 波长的增透膜。同时,该端面也是固体激光器的谐振腔的全反端,因而端面的膜也是1.06μm 的激光谐振腔,起振后产生的1.06μm 激光束由输出镜耦合输出。

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