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单端抽运Nd:YVO4/LBO单频21.5W激光器

2013-10-22 14:19
月城清浅
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  在高功率激光器的设计中,热透镜是一个关键参数,要优化激光器的参数,就必须测量热透镜,并分析热透镜对激光稳区和模式的影响,通过合理的腔型设计减轻热透镜效应对激光器的影响。在此设计中,通过对888nm抽运时热效应的分析,设计合理的谐振腔,扩大增益介质处基模模式尺寸,进一步改善激光晶体处的热效应。此外,为了获得单频激光输出,采用四镜环形谐振腔的设计,如图1所示,该腔型中包含两面倾斜的凹面镜,因而会引入额外的像散。于是在整个设计中,为了获得更高功率的稳定单频激光输出,要尽量减小环形谐振腔带来的像散。实验中,使用30∶75的整形系统将抽运光在激光增益介质处的腰斑直径扩大为1mm,谐振腔长度为490mm,两凹面镜间距离为96mm,振荡光在腔镜处的入射角为10°,此时基模模式在增益介质中的光斑直径设计为0.8mm,抽运光与基频光的光斑尺寸均得到了放大,这将进一步改善激光晶体中的热效应。而谐振腔的像散则无法完全消除,在谐振腔的设计上,尽量减小振荡光在凹面腔镜处的入射角及凹面腔镜离轴入射引入的像散影响。

  3、实验结果与分析

  通过分析,采用888nm直接抽运和合理的谐振腔设计,以及环形腔选模的办法,最终在吸收的抽运功率为67.5W时,通过单端面抽运和内腔倍频的方式获得了输出功率为21.5W的稳定单频绿光激光器。当抽运功率从阈值到67.5W连续增加时,输出的激光均可以保持良好的光束质量,并且输出功率连续增加,如图3所示。

  图3激光输出功率与吸收的抽运功率之间的关系

  图4为激光器输出功率为21.5W时,扫描法布里珀罗(FP)腔得到的单频曲线,证明激光器实现稳定单频运转。

  图4FP腔扫描单频曲线

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