定义
用激光二极管泵浦的固态激光器。
几乎所有的光泵浦激光器都属于以下两类之一：
- 灯泵浦激光器，以某种气体放电灯（弧光灯或闪光灯）作为泵浦源
- 二极管泵浦激光器，由某种激光二极管泵浦
本文讨论后一类，其中也使用术语全固态激光器。
二极管泵浦激光器的类型
大多数二极管泵浦激光器是固态激光器（DPSSL = DPSS 激光器 = 二极管泵浦固态激光器）。 这些要么是使用某种激光晶体或块状玻璃的体激光器，要么是光纤激光器（尽管DPSSL一词在光纤激光器中不太常见）。 这两个类别的输出功率范围从几毫瓦到几千瓦（→高功率激光器）。
不太常见的是光泵浦半导体激光器（特别是VECSELs=垂直外腔表面发射激光器），还有一些相对奇特的二极管泵浦气体激光器，例如碱蒸气激光器。
用于二极管泵浦的激光二极管的类型
有不同类型的激光二极管可用于二极管泵浦，并且在光功率方面有很大差异：
- 低功率激光器（高达大约 200 mW）可以用小型边缘发射激光二极管泵浦。 它们表现出基本上衍射限制的光束质量，并且对于固态激光器来说相当容易实现相同的质量。
- 广域激光二极管通常产生几瓦的功率，适用于输出功率高达几瓦的端面泵浦固态激光器（见图 1）。 它们的光束质量基本上是不对称的，但通常仍然足以在不使用复杂光学器件的情况下实现衍射极限激光输出。
- 高功率二极管条的功率为数十瓦（甚至超过100瓦），可实现更高的输出功率，特别是当多个条组合在一起时。 它们的输出光束极不对称，光束质量差，因此它们的辐射度（亮度）远低于低功率二极管。 各种类型的光束整形器用于对称光束。 这使得泵浦体激光器或将光耦合到光纤中变得更加容易。
- 对于最高功率，通常使用二极管组。 这些具有更差的光束质量和较低的亮度，但可以提供数千瓦。 它们通常仅适用于侧泵。
在大多数情况下，泵浦二极管是连续运行的。 这适用于所有连续波和锁模激光器，也适用于许多调Q激光器。 然而，对于具有高脉冲能量和低脉冲重复率的调Q激光器，有时在有限的时间间隔（例如100 μs）内以更高的峰值功率准连续波操作。 一些泵浦二极管针对这种工作模式进行了明确优化。
根据激光二极管的类型，使用不同种类的泵浦光学器件。 也可以使用光纤耦合二极管激光器，这使得可以将实际的激光头与包含泵浦二极管的另一个封装分开，从而使激光头变得非常紧凑。
图1：设置典型的末端泵浦固态激光器。
二极管泵浦的优点
二极管泵浦（与灯泵浦相比）的主要优点是：
- 泵浦源的高电光效率（大约50%）导致激光器的高整体功率效率（→壁插效率）。 因此，需要小型激光电源，与灯泵浦激光器相比，电力消耗和冷却需求都大大降低。
- 二极管激光器的窄光带宽使得可以直接泵浦激光活性离子的某些跃迁，而不会在其他光谱区域损失功率。 因此，它还有助于提高效率，还可以减少热透镜和其他有害热效应的问题。
- 虽然高功率二极管激光器的光束质量并不完美，但它通常允许激光器的末端泵浦，激光模式和泵浦区域有很好的重叠，从而获得高光束质量和功率效率。 在板坯激光器领域，它允许边缘泵浦而不是端面泵浦，这带来了重要的优势。
- 二极管泵浦的低功率激光器可以用衍射极限半导体激光管泵浦。 这允许构建具有合理功率效率的非常低功率激光器，即具有非常小的电泵功率，这对于电池供电的设备很重要。
- 与放电灯相比，激光二极管的使用寿命较长：通常为数千小时，通常甚至远高于 10000 小时。 然而，各种因素（例如电压尖峰、光反馈和冷却不足）都可能导致寿命大幅缩短。 激光二极管的更换也比放电灯昂贵得多。
- 泵浦源、电源和冷却装置的紧凑性使整个激光系统更小，更易于使用。
- 二极管泵浦使得可以将非常广泛的固态增益介质用于不同的波长区域，包括例如上转换激光器。 对于许多固态增益介质，放电灯的较低亮度是不够的。
- 激光二极管的低强度噪声导致二极管泵浦激光器的低噪声。
成就
二极管泵浦的好处带来了惊人的成就。 一些例子是：
- 微型固态激光器具有出色的效率、光束质量、光谱纯度和稳定性。 其中一些甚至可能是电池供电的。
- 二极管泵浦高功率固态激光器可以提供具有相当高光束质量的千瓦输出功率。 这尤其适用于薄盘激光器，也适用于高功率光纤激光器和放大器。
- 二极管泵浦对于各种锁模激光器也是必不可少的，例如，在亚皮秒脉冲中产生超过100 W的平均输出功率，或者为脉冲重复率高达50 GHz的电信应用产生皮秒脉冲。
局限性
在二极管泵浦的早期，可实现的输出功率非常有限 - 小于灯泵浦激光器的输出功率。 然而，与此同时，高功率二极管条和二极管堆栈已经变得非常强大，现在通常通过二极管泵浦实现最高输出功率。
二极管泵浦（与灯泵浦相比）的主要缺点是每瓦泵浦功率的成本明显更高。 这对于高功率非常严重，特别是对于在有限的时间内需要相当高的泵浦功率的高能脉冲。 出于这个原因，灯泵浦仍然用于需要高功率和特别高脉冲能量的情况。 例如，灯泵浦调QNd：YAG激光器仍然广泛用于激光打标，并且不会很快被二极管泵浦激光器取代。 对于某些应用，甚至需要焦耳级脉冲能量和数十千瓦的泵功率，而低重复率（例如 10 Hz）使热效应易于管理，低功率转换效率可以接受。
激光二极管的电气强度不如放电灯。 例如，它们可能会被过大的驱动电流或静电放电迅速破坏。 然而，与正确设计的电子设备结合使用，这不应该发生。 光学反馈也可能带来问题。
应用
二极管泵浦固态激光器具有非常广泛的应用。 事实上，它们被用于激光应用文章中提到的所有领域。
参考文献
[1] R. J. Keys, “Injection luminescent pumping of CaF2:U3+ with GaAs diode lasers”, Appl. Phys. Lett. 4, 50 (1964), doi:10.1063/1.1753958 (first diode-pumped laser)
[2] R. L. Byer, “Diode laser-pumped solid-state lasers”, Science 239, 742 (1988), doi:10.1126/science.239.4841.742
[3] D. W. Hughes and J. R. M. Barr, “Laser diode pumped solid state lasers”, J. Phys. D: Appl. Phys. 25 (4), 563 (1992), doi:10.1088/0022-3727/25/4/001
[4] C. A. Wang and S. H. Groves, “New materials for diode laser pumping of solid-state lasers”, IEEE J. Quantum Electron. 28 (4), 942 (1992), doi:10.1109/3.135213
[5] D. C. Hanna and W. A. Clarkson, “A review of diode-pumped lasers”, in Advances in Lasers and Applications (eds. D. M. Finlayson and B. Sinclair), Taylor & Francis, New York (1999)
[6] W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, 6th edn., Springer, Berlin (2006)
