双棒串接Nd：YAG固体绿光激光器.pdf

张明:双棒串接 Nd:YAG 固体绿光激光器·1·

双棒串接 Nd:YAG 固体绿光激光器

(工程技术学院光电工程系电子科学与技术专业张明)
(学号 2001301083)

内容摘要:在一般的固体绿光激光器中采用一个侧向泵浦模块,但是输出功率相对较低。本
文研究了两个侧向泵浦模块串接时绿光输出功率变化情况。在双棒串接时由于热致双折射效应和
退偏效应的影响,激光输出功率降低,为使输出功率增大,在双棒之间放置了一个 90°偏振旋
转器(即旋光片),并优化腔型结构,实验证明:在双棒装置中加入旋光片,消除了热致双折射
效应和退偏效应,提高了激光输出功率。实验中,还测量了不同腔型结构和温度对输出功率的影
响。
关键词:半导体激光列阵 Nd:YAG 双棒串接退偏效应双折射效应旋光片
教师点评:在侧向泵浦固体激光器中,将两个泵浦模块串接工作,可以提高激光功率。但是,
在双棒串接中,由于热致双折射等效应,导致激光功率下降。本课题研究高功率激光器的热效应
产生的机理。采用腔内插入旋光片的方法,在双棒装置中加入旋光片,消除了热致双折射效应和
退偏效应,提高了激光输出功率,效果良好。(点评教师:余建华,教授)

引言
进入九十年代以来,随着大功率半导体激光器的制作工艺进一步成熟,大功率半导体泵浦的
固体激光器(Laser-Diode Pump Solid-State Laser 简称 DPSSL)得到了蓬勃的发展。与传统的灯
泵固体激光器相比,二极管泵浦的固体激光器的体积减小,重量减轻,寿命也从原来的 500h 增加
到 10000h。其次,由于半导体激光器的线宽很窄,只有几个纳米,与增益介质的吸收光谱可以很好
的匹配,所以使得热荷载减少,总体效率由原来的 3%提高到 10%以上,同时也降低了对冷却系统的
要求,在医疗,工业,军事领域有广泛的用途。再者半导体激光器的波长可以通过改变半导体材料
及各种材料的组分来进行调节得带到新的波长。比如:用 Ga ㏑/AlGa ㏑ P 材料系可得到
680nm,665nm 的红光量子阱激光器,用来泵浦紫翠宝石获得波长在 701~858nm 范围内的可调谐激
光输出;利用控制材料组分的方法,可以将㏑ GaAs/AlGaAs 系的应变量子阱激光器的输出波长调
3+ 3+
至 785nm,980nm 附近,用来泵浦掺 H0 ,Er 的增益介质,得到红外 2μm, 附近的激光输出。
这些新的波长在医疗、通讯、军事上都有很大的利用价值。还有泵浦源 LD 输出功率稳定性很高,
泵浦功率的波动对线宽的影响大大降低,使得二极管泵浦的固体激光器具有更高的频率稳定性。
再加上半导体激光器的价格逐年下降,用半导体激光器泵浦的固体激光器代替灯泵的固体激光器
已经成了一种必然的趋势。Nd∶YAG 激光器是目前最主要的高功率固体激光器之一。由于它具有
峰值功率高、运转成本低、操作方便等优点,故在切割、焊接、打孔、标刻等领域得到了广泛的
应用。但由于单棒激光器的功率较低,限制了其应用范围,所以可以将两根或多根 Nd:YAG 棒串接
起来使用,以提高激光输出功率,这也是目前常采用的方式之一。为了获得最大的稳定范围和模体
积,双棒串接 Nd:YAG