关键词 激光技能 ; 主振动功率放大器 ; 激光二极管抽运 ; 高均匀功率 ; 倍频 ; KTP 晶体 中图分类号 TN 248. 1 文献标识码 A
激光二极管抽运的高功率绿光激光器在可调谐 激光器的抽运源 、 海洋勘探 、 水下通讯 、 同位素别离 及光电对立等范畴具有宽广的使用远景和开展潜 力 。国外在这方面已进行了很多研讨 , 完成了均匀 功率数百瓦 、 单脉冲能量数焦耳的高光束质量绿光
激光二极管抽运的电2光调 Q Nd∶ G 棒主振 YA 荡器/ 功率放大器试验布局如图1所示 。主振动器采 用热不灵敏腔规划 , 战胜不同作业频率下热效应对 激光输出的影响 。反射镜为凹面镜 , 输出镜选用一 组规范具 ,进步主振动器输出激光的相干长度 。激
光作业频率 10 ～ 500 Hz 可调 , 选用 KD 3 P 电光 Q 开关调 Q 。 输出单脉冲能量 5 ～ 10 mJ , 脉冲宽度 15 ns ,光束质量为近衍射极限 。主振动器输出通过 扩束及阻隔器后注入功率放大器 。放大器由一级双 通和一级单通放大器组成 。每一级放大器均选用双 棒结构 ,并通过在两个 Nd∶ G 棒之间选用 4 f 像 YA 传递体系及 90° 石英旋转器 , 补偿高重复频率作业 时的热致退偏效应 。双通放大器和单通放大器的通 光口径别离为 6 mm 和 8 mm , 双通输出通过扩束和 阻隔后进一步注入单通放大器 , 放大器级间相同采 用 4 f 像传递体系 。放大器的 1064 nm 激光输出采 用Ⅱ 类相位匹配 KTP 晶体外腔倍频 , 完成高单脉 冲能量 、 高重复频率的532 nm激光输出 。 个 bar 串联成一个阵列 ,9 边对称侧抽运直径 6 mm 的 Nd∶ G 棒 。 YA 通过对激光增益巨细及散布的数值 模仿研讨 ,优化激光二极管与 Nd∶ G 棒之间的距 YA 离 ,Nd 掺杂原子数分数和抽运光反射腔参数 , 得到 了 Nd∶ G 棒截面内近 YA “平顶” 的荧光散布 。图 2 是实践丈量的 Nd∶ G 棒截面二维荧光散布图及 YA 等高线图 。 此刻的 Nd ∶ G 棒掺杂原子数分数为 YA 11 0 % ,小信号增益系数与增益介质长度之积 ( g0 l) 等于 21 5 。图 3 ( a) 是一个 9 bar 的激光二极管阵列 ,
期 等 : 160 W 激光二极管抽运电光调 Q 主振动功率放大器绿光激光器 11 唐 淳
激光二极管抽运的 Nd ∶ G 棒激光模块在高 YA 重复频率下的热退偏非常严峻 。 61 5 kW的抽运 关于 模块 ,当重复频率为 400 Hz , 激光脉宽 250 μs 时 , 激 光退偏达 30 % 。试验对使用双棒结构补偿退偏和 改进光束质量进行了详尽的研讨 , 通过选用功能相 同的激光二极管抽运模块并通过别离调理两个抽运 模块的抽运电流 ,使二者的热效应尽量共同 ,一起在 双棒间选用 4 f 像传递体系和 90° 石英旋转器 , 使双 的能量为300 mJ 时 , 第一个 144 个 bar 的抽运模块 单通输出 700 mJ , 提取功率为 54 % 。通过第二个 144 个 bar 的抽运模块后获得11 27 J 输出 ,提取功率 为 77 % 。图 4 是单通放大器输出能量与驱动电流 的改变曲线 。试验对激光棒退偏补偿作用进行了验 证 ,选用双棒结构补偿退偏时 ,激光器输出能量比没 有退偏补偿时进步了近 40 % 。图 5 是输出激光光 束质量β值的丈量效果 ,10 s内的均匀值为 21 3 。
本文介绍了依据 Nd∶ G 棒的高功率 、 YA 高重复 频率准接连激光二极管抽运激光模块研讨状况及利 用该模块研发全固态高重复频率 、 大能量 、 电2光调 Q 主振动功率放大器绿光激光器的试验效果 。
摘要 介绍了激光二极管抽运的高重复频率 、 大能量绿光固体激光器研发效果 。激光器选用电2光调 Q ,主振动功 率放大器 ( MO PA ) 结构 。依据放大器的规划的基本要求 ,研发了抽运功率达 12 kW ,占空比为 15 %的激光二极管侧抽运 光束质量β小于 21 5 。选用 Ⅱ 类相位匹配 KTP 晶体外腔倍频 , 在基频能量 1 J , 重复频率 400 Hz , 抽运功率密度
输出 [ 1～4 ] 。近年来 , 国内高均匀功率全固态绿光激 光器研讨获得较大发展 , 天津大来自等单位的绿光激 光器达到了百瓦级[ 5～7 ] 。该类激光器选用声2光调
脉冲宽度约 100 ns , 单脉冲能量在数毫焦量级 。中 国工程物理研讨院使用电子学研讨所报导了均匀功 率 达 100 W 的 电2光 调 Q 主 振 荡 功 率 放 大 器
) 作者简介 : 唐 ( 1967 — ,男 ,北京人 ,我国工程物理研讨院使用电子学研讨所副研讨员 , 博士 , 主要是做高功率半导体 淳
