侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

利用多色无制冷二极管阵列有效泵浦Nd:YAG激光器

2007-11-20 14:17
姚看江湖
关注

作者:Gail Overton

灯泵浦的Nd:YAG固体激光器正在迅速被激光二极管泵浦的产品所取代。尽管二极管能与增益介质匹配并且不需要精确的制冷系统,但是激光二极管的工作波长会随工作温度的变化而变化,这意味着激光二极管需要有源制冷。为了稳定激光二极管的工作波长,需要采用内部和外部反馈系统。但是,目前的技术仅能使激光二极管的工作温度上限达到40℃左右。最近,美国Lasertel公司和陆军夜视电子传感器研究中心的研究人员展示了一种新方法:采用多色无制冷激光二极管阵列,人为地展宽发射谱,与Nd:YAG激光晶体进行端面耦合泵浦,使Nd:YAG激光器的最高工作温度可以超过100℃。

即使在大范围机械晃动和波动环境下,该系统也能在-30~70℃的温度范围内工作,所以无制冷泵浦光源要求采用特殊的结构设计。传统的封装技术使用的是软焊料和热膨胀不匹配材料,无法在较为恶劣的环境中使用。因此,实验中用于泵浦Nd:YAG激光晶体的泵浦光源只能是不稳定的1200W准连续波(QCW)激光二极管阵列。

光谱宽度35nm
泵浦阵列包括12个5mm宽的激光条,排列间距为0.4mm,构成一个4.4mm×5mm的发光区域。激光条采用固源分子束外延生长获得,该技术能够实现很好的晶圆均匀性、波长控制能力和可重复性。QCW阵列中采用3~5个不同工作波长的激光条,可覆盖790~815nm的波长范围。该激光条阵列采用Lasertel公司申请专利的硬焊料技术和热膨胀匹配材料构成,工作温度范围-60~100℃,温度波动每分钟最高可达200℃,机械波动超过50g。

 
 
固体激光器设计要求在端面泵浦结构中,激光二极管泵浦阵列与Nd:YAG激光增益介质近距离耦合(如图)。端面泵浦激光器克服了传统激光二极管泵浦机制的缺点,因为不需要额外的温度控制,激光二极管阵列就能工作在军用级温度范围内,从而使整个系统在重量、尺寸和运行成本方面都有所减少。在没有散热控制的条件下,这种激光二极管阵列的最高工作温度可超过100℃,激光二极管阵列的驱动电流可在其工作温度范围内调节,以使泵浦能量保持在360mJ。
 
图. 固体激光器布局采用4.4mm×5mm有源区域,端面泵浦采用无制冷多色激光二极管阵列(上图)。由此构成的Nd:YAG激光器已被集成到一种叫做“超级光指定者(ULD)”的模块中,无散热控制条件下,其最高工作温度可超过100℃,封装重量小于5磅(下图)。


Nd:YAG激光器和泵浦激光器已被集成到一种叫做“超级光指定者(ULD)”的模块中,包括电池在内,模块的总体重量小于5磅。电池一般用于在现场测试时为泵浦系统供电。

ULD是基于激光技术的目标指定系统,用于精确地识别攻击目标。智能导弹上的引导系统使用传感器和电子电路来探测目标反射的激光光斑,引导导弹飞向目标。ULD的输出脉冲频率和智能炸弹中的电子电路,采用特制的脉冲编码序列进行同步,因此导弹就会被引导去攻击特定目标。

装有Lasertel公司元件的ULD可以产生大于50mJ的脉冲,脉冲宽度15ns,使用一组电池可连续工作两小时。随着泵浦光源亮度的进一步增大,ULD有望实现更高的输出能量。

参考文献
1. P. Thiagarajan et al., Solid State Lasers 1 session presentation at the Directed Energy Professional Society’s (www.deps.org) SSDLTR 2007 in Los Angeles, CA (June 2007).

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号