4-82  高平均功率薄片激光多通泵浦耦合系统设计

蒋建锋  涂  波  周唐建  崔玲玲  姚震宇  唐  淳

高功率固体激光器面临的巨大挑战是激光介质的热沉积。采用合适的泵浦耦合结构、激光介质构型可以大大改善热沉积。激光介质构型采用薄片，泵浦区尺寸远大于薄片厚度，热流可认为是沿厚度方向的一维分布，这种方式减少了热透镜效应。二极管泵浦模块的耦合系统是实现高功率薄片激光器的关键技术之一。如果用耦合系统来实现多通泵浦，这样可以进一步减少增益介质厚度，并且合适的耦合系统还可以使泵浦区光斑强度达到近平顶的均匀分布，这些都可以进一步减小激光介质的热透镜效应。文中采用正交的快慢轴柱透镜及柱面反射镜对220个线阵的大尺寸二极管面阵光源进行准直和4通泵浦耦合，220个线阵的二极管阵列按55×4的二维分布，快轴方向55个线阵，慢轴方向4列，单个线阵前先有一个微柱透镜对快轴的发散角进行准直，快轴方向再用一大柱透镜进行会聚。慢轴方向没有预准直，用两块柱透镜分别进行准直和会聚，在激光介质上达到大小合适的泵浦区。此泵浦光经过激光介质的双通吸收后，再由一柱面反射镜返回到泵浦区，实现4通。通过光线追迹法计算分析，并合理设计柱透镜参数，在泵浦区得到23 mm×27 mm的光斑，耦合效率达到85%，用CCD观测到泵浦区光斑的均匀性较好。整个光路模型如图1所示。