4-35  450 W二极管泵浦Nd:YAG薄片激光器

姚震宇  蒋建锋  涂  波  周唐建  崔玲玲

二极管泵浦高平均功率固体激光器在工业、科研和军事等领域具有非常广泛的应用。光学泵浦将在固体激光介质里产生废热并引起介质温度升高。激光器的连续运转要求实时冷却以消除废热。由于固体激光介质的热导率通常较低，因此在激光介质内部和冷却表面之间将产生显著的温度梯度，这就导致了折射率梯度、机械应力和退偏等效应，进而降低光束质量，减小输出功率，甚至造成介质的断裂。这些效应是固体激光器向高平均功率定标的最大挑战。采用薄片激光介质是解决这一问题的有效手段之一。

对薄片激光器的关键技术进行了研究，设计并研制了泵浦耦合系统；对影响薄片一维热分布的主要因素进行了计算分析，指出薄片介质的热效应除了主要与泵浦和冷却的均匀性有关外，泵浦区面积与薄片厚度之比以及冷却区与泵浦区的相关尺寸均有影响。

实验选用f40 mm´2.6 mm 的Nd:YAG晶体，用110´10⁵Pa的二极管激光器阵列泵浦，当二极管阵列泵浦峰值功率12 kW，占空比12.5%时，最大输出功率450 W，光-光效率约为30%。图1和图2分别是占空比5%和12.5%时，输出平均功率与泵浦电流关系曲线以及光-光效率与泵浦电流关系曲线。在占空比12.5%时，光-光效率在泵浦电流较高时低于5%占空比时的值，表明薄片激光器仍存在热效应。