激光二极管抽运的Nd:YAG主振荡器功率放大器

0 下载量 7 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 577KB PDF 举报
"Laser-diode-pumped zigzag slab Nd:YAG master oscillator power amplifier" 这篇研究报道了一种采用激光二极管(LDs)泵浦的高重复频率种子振荡器功率放大器。该系统的核心是电光Q开关的单频注入种子Nd:YAG激光器,它作为振荡器,而作为功率放大器的是一块导热冷却的Nd:YAG锯齿形晶片,采用了反弹泵浦架构。实验结果显示,该系统在1064纳米波长处实现了超过800毫焦耳的脉冲能量,在532纳米波长处达到400毫焦耳,对应的平均功率分别为200瓦和100瓦,脉冲宽度为12.6纳秒,工作频率为250赫兹。 在激光技术中,种子振荡器是产生激光的第一步,它提供了初始的、低能量但高质量的激光脉冲。这里采用的电光Q开关是一种常见的调制手段,通过改变介质的光谱透过率来控制激光的输出。单频操作确保了激光的光束质量,减少了光束的色散和模式竞争,这对于需要稳定且一致输出的激光应用至关重要。 激光二极管泵浦是现代固体激光器中的常见方法,因为它具有高效、紧凑和成本效益高的优点。在这个系统中,激光二极管用于激发Nd:YAG晶体内的稀土离子 Nd3+,使其处于激发状态并释放出激光。Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)是一种广泛使用的激光材料,因其优良的热性能和高光学效率而受到青睐。 锯齿形(zigzag)晶片设计是为了优化激光增益介质的利用率和热管理。这种结构允许激光在晶体内部多次反射,增加了光子与激活离子的相互作用,从而提高放大效率。同时,导热冷却方式能有效地散发由激光产生的热量,防止热透镜效应和晶体损伤,确保系统的长期稳定运行。 反弹泵浦架构是另一种优化设计,它使激光二极管的泵浦光在晶片内部多次通过,进一步提高了泵浦效率。这种方法还能减少对大尺寸激光晶片的需求,因为泵浦光可以在较短的路径长度内多次与激活离子交互。 这个激光系统展示了高功率、高重复频率的性能,对于工业加工、激光雷达、医学应用以及科学研究等领域具有重要意义。通过优化激光器的设计和泵浦策略,研究人员能够实现高能量、高平均功率的激光输出,这对于提升激光技术的应用范围和性能有着重要的贡献。