棒状激光器 rod lasers

2022-10-18 15:58:10 浏览:247

定义

具有杆状增益介质的固态激光器。

大多数固态激光器是棒状激光器,即以棒状掺杂激光晶体(激光棒)作为增益介质的激光器。严格来说,棒总是具有圆柱形,但该术语有时也用于矩形晶体。它的末端通常垂直于光束轴,或者与布鲁斯特成角度,以抑制寄生反射并确保稳定的线性极化。

图1:带有反射壁的水冷泵室中的灯泵浦激光棒。

棒状激光器可以是端泵浦或侧泵浦。冷却是端泵最简单的方法,其中外表面可以被水冷散热器完全包围。但是,侧面泵也有各种选择。例如,对于灯泵浦激光器,可以使用如图1所示的泵室。在这里,杆用水冷却,水传输来自闪光灯或弧光灯的泵辐射。这种激光器中使用的棒通常长几厘米,对应于灯的长度,并且掺杂浓度低。显然,存在一些技术问题,例如关于如何方便地更换灯或灯棒。激光谐振器的制造应使杆的大部分体积由激光谐振器模式填充。直径较大的杆有助于实现更好的泵吸收,但可能使获得良好的光束质量变得更加困难。

图2:二极管泵浦激光棒。三个高功率二极管激光器的辐射通过Nd:YAG棒周围反射器中的狭缝注入。

另一种用于某些二极管泵浦高功率激光器的可能性是通过棒周围反射器涂层中的狭缝注入来自激光二极管的泵浦光(图 2),并冷却该反射器的外表面。漫反射器有助于获得更平滑的泵强度分布。通过对泵浦棒的荧光成像,可以监测泵浦强度曲线。

棒状激光器的一个基本特性是,耗散的热量主要在垂直于光束轴的方向上提取。这样做的一个重要结果是,对于高输出功率水平,热透镜效应不可避免地会变得很强。然而,有一些基于激光棒的低温激光器可以提供相当高的功率,主要是因为固态介质的导热系数在低温下通常非常高。还有各种技术可以减轻激光棒中的热效应。例如,可以使用具有未掺杂帽的复合激光晶体,或者具有不同掺杂水平的截面的多段杆,以便更平稳地分配产生的热量。

单个激光谐振器可以使用一根或多根杆。使用多杆时,激光增益更高,允许更高程度的输出耦合;腔内功率可以类似于单杆激光器的功率。来自不同棒的热诱导像差的影响不一定加起来;这是谐振器设计的问题。

激光棒的一个极端情况是单晶光纤。这种纤维可以直接从熔体中拉出,除了输入端和输出端外,无需后续抛光。它们不包含用于激光的波导结构,但它们引导泵浦光,泵浦光在空气 - 玻璃界面上反射。

在固态激光器中,除微芯片激光器外,棒状激光器最重要的替代品是板状激光器和薄盘激光器。

参考文献

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激光器

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