4-60  12 kW二极管泵浦激光模块

蔡  震  吕文强  魏  彬

二极管泵浦固体激光器(DPL)具有寿命长、热负载小、结构紧凑等优点，在工业加工、军事、通讯等领域都得到了广泛的应用。在高光束质量、高平均功率DPL激光器的研究中，目前普遍采用MOPA结构的光路布局——由谐振腔产生出低功率的单横模激光输出，经多路放大后达到满足需求的功率水平。而激光放大模块作为放大光路中的核心部件，其增益分布特性将直接影响到光束放大过程中的波前变化，因此如何在提高激光放大模块储能的同时提高模块增益分布的均匀性，从而减少光路放大过程的波前畸变，对于进一步研制高平均功率、高光束质量的半导体泵浦固体激光器具有非常重要的意义。

文中开展了高储能、高占空比二极管泵浦激光模块的研究，该模块采用了144个激光二极管(每12个激光二极管组成一个线阵)，对f8 mm´ 120 mm掺杂浓度为0.6%的Nd:YAG棒进行泵浦，耦合结构如图1所示。布局中使二极管的慢轴与激光棒的光轴平行，考虑到提高激光模块的可靠性，泵浦光采用了直接耦合的激励方式，设计中为了进一步改善激光介质增益分布的均匀性和提高耦合效率，在耦合结构中采用了漫反射腔。研究中针对影响激光介质增益分布的相关因素进行了理论和实验研究，数值模拟了激光介质的增益分布，在此基础上确定了激光模块耦合距离，并针对二极管线阵的高功率排热需求，研制了高效率微通道冷却结构，最终完成了激光模块内部结构的工程化设计和激光模块性能参数的测试。实验结果表明该模块获得了均匀的增益分布(如图2所示)和单脉冲700 mJ的储能。