采用設(shè)計(jì)靈活和低成本費(fèi)用相結(jié)合的方法將使激光增益介質(zhì)更加符合工程設(shè)計(jì)成本/效益的要求。美國(guó)加州斯坦福大學(xué)的科研人員正在探索把這些優(yōu)點(diǎn)用在功率放大固體激光器中,包括連續(xù)波和鎖模激光器,以減少激光吸收損耗,并致力于研究一種具有高導(dǎo)熱率和高效率及小量子缺泵浦譜帶的晶體基質(zhì)。
SY\ gXO8k dR,fXQm 該技術(shù)有許多應(yīng)用,包括從重力波探測(cè)使用的穩(wěn)定的高功率激光器到工業(yè)應(yīng)用及軍事目的的高平均功率激光器。為了實(shí)現(xiàn)高平均功率激光器,在陶瓷激光器設(shè)計(jì)靈活性方面已取得以下一些重大突破。
@RKryY) ;?p>e' .導(dǎo)熱率和吸收長(zhǎng)度(截面)
VY4yS*y ( Erc3Ac8 在微芯片激光器研究中,為了減少晶體尺寸,必須使泵浦吸收達(dá)到最大。通常用Nd∶YVO4材料制作微芯片激光器,因?yàn)檫@種材料比Nd∶YAG材料有更大的吸收截面。在808nm波長(zhǎng)處,這種材料比Nd∶YAG的吸收截面大6倍。然而,Nd∶YVO4的導(dǎo)熱率很差,不到YAG的一半。因此,當(dāng)用這種材料制作較大功率的激光器時(shí),這顯然是一大瓶頸。目前,陶瓷燒結(jié)法使Nd∶YAG的摻雜濃度大于6%原子濃度,因而使其吸收長(zhǎng)度能與Nd∶YVO4的相媲美;又由于陶瓷Nd∶YAG的導(dǎo)熱率明顯高于Nd∶YVO4,所以這種材料已成為優(yōu)選對(duì)象。
p_%Rt"! mz0X3 .低量子缺的新泵浦帶
?CPahU $'M!HJxb 增加Nd∶YAG的摻雜濃度可使泵浦釹譜帶成為可能,使以往這些沒(méi)有足夠高吸收系數(shù)的譜帶有效地泵浦。在與波長(zhǎng)808nm處傳統(tǒng)泵浦相比,在波長(zhǎng)885nm處泵浦Nd∶YAG是比較有利的,因?yàn)槟軠p少30%的量子缺,能提高總效率和減少熱負(fù)載。業(yè)已證實(shí),在885nm波長(zhǎng)處泵浦微芯片激光器具有51%的斜坡效率;而相比之下,在808nm波長(zhǎng)處泵浦的斜坡效率只有47%。提高斜坡效率能幫助固體激光器輸出更高的功率。
5U$0F$BBp +[mk<pQ .縮短鎖模脈沖長(zhǎng)度
HIZe0%WPw igPX#$0XU 人們對(duì)微機(jī)械加工用高平均功率的皮秒脈沖鎖模激光器給予了特別關(guān)注。為了產(chǎn)生短脈沖,鎖模振蕩要求有大增益帶寬(發(fā)射譜帶);而高平均功率輸出要求高導(dǎo)熱率和使用二極管泵浦。Nd∶YAG材料不適于這種應(yīng)用,這是因其發(fā)射光譜帶寬非常窄,且限制的脈沖寬度為 ~5ps。
@*((1(q '5$b-x6