固體激光器的泵浦”并不簡單“

作者：Huaray 更新時間：2024-03-26 點擊數(shù)：

固體激光器簡單地理解為將激活離子與固體晶體混合的工作物質(zhì)，并通過泵發(fā)射激光設(shè)備；泵是指外部能量注入使工作物質(zhì)的低能粒子進入高能過程，簡單地說，激勵。泵源和泵浦方法多樣，各有特點。

泵浦常見類型有:光泵浦/電泵浦/化學(xué)泵浦/熱泵浦/核泵浦。

主流固體激光泵浦源主要分為光泵浦和半導(dǎo)體泵浦：

光泵浦：采用光路照射激活離子，常見為氙燈、氪燈；目前是一種應(yīng)用廣泛的泵浦方式；

半導(dǎo)體泵浦：半導(dǎo)體激光輸出固定波長的激光作為泵浦源；由于電能轉(zhuǎn)化為光，泵浦源為電泵浦。

半導(dǎo)體泵浦優(yōu)點：

1.低功耗：傳統(tǒng)燈泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率僅為3%左右。泵浦燈產(chǎn)生的大部分能量轉(zhuǎn)換為熱能，造成巨大的能源浪費。半導(dǎo)體泵浦固體激光器使用的二極管發(fā)出固定的808nm波長激光，被激光晶體吸收，光轉(zhuǎn)換效率可達40%以上，大大降低了運行成本。

2.性能可靠。使用壽命長：激光二極管的使用壽命遠遠長于閃光燈，超過15000小時，閃光燈的使用壽命僅為300-1000小時。激光半導(dǎo)體泵能量穩(wěn)定性好，能量級優(yōu)于閃光泵，性能可靠，可制成全固化裝置。長壽命已成為迄今為止唯一不需要維護的激光器，特別適用于大規(guī)模生產(chǎn)線。

3.輸出光束質(zhì)量好：由于半導(dǎo)體泵浦激光的高轉(zhuǎn)換效率，激光工作物質(zhì)的熱透鏡效應(yīng)降低，激光輸出光束質(zhì)量大大提高，激光光束質(zhì)量接近理論極限。

固體激光泵浦主要為端面泵浦及側(cè)面泵浦：

端面泵的最大優(yōu)點是容易獲得良好的光束質(zhì)量，可以實現(xiàn)高亮度的固體激光器。端面泵的效率更高。這是因為在泵激光模式不太差的情況下，泵光可以從聚光學(xué)系統(tǒng)耦合到工作物質(zhì)，耦合損失較小；另一方面，泵光也有一定的模式，振蕩光模式與泵光模式密切相關(guān)，匹配效果好，因此泵光的利用率相對較高。

正是由于端面泵的高效率。良好的模式匹配。波長匹配的優(yōu)點在國際上發(fā)展非常迅速，已成為激光學(xué)科的關(guān)鍵發(fā)展方向之一。廣泛應(yīng)用于激光標記、激光微加工、激光印刷、激光顯示技術(shù)、激光醫(yī)學(xué)和科研領(lǐng)域，具有巨大的市場潛力。

側(cè)泵側(cè)泵固態(tài)激光器激光頭由三個二極管泵模塊組成，每個泵模塊由三個帶微鏡的二極管陣組成。每個線陣的平均輸出功率為20W，輸出波長為808nm。該裝置巧妙地設(shè)計了泵腔和玻璃管的制冷通道。玻璃管的大部分表面涂有808nm的高反膜，其余120°涂有3個808nm增透膜，形成泵腔。半導(dǎo)體泵浦源發(fā)出的光通過三對光束整形鏡頭聚集在這三個鍍膜的狹長區(qū)域，然后通過玻璃管的管壁被晶體吸收。由于玻璃管大部分區(qū)域涂有高反膜，泵浦光進入泵腔后，來回反射，直到晶體完全吸收，晶體橫截面形成均勻的增益分布。