大功率绿光激光器器件技术研究
发布时间：2021-02-05 13:16
为了提高激光的光束质量和提供准直的平行光束，为抽运钛宝石提供优良的大功率的绿光抽运源，对激光二极管侧面抽运Nd∶YAG声光调Q腔内倍频固体激光器进行了研究。怎样减少绿光激光器防护玻璃的破损？实验中采用凸平直线非稳腔，将凸面镜和增益介质热透镜效应等效为望远镜系统进行分析。由实验可知，凸平非稳腔具有较大模体积、良好的稳定性等优点；利用二类相位匹配的磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频，当抽运功率为200W时，获得脉宽109ns、重复频率9.3kHz、发散角小于2mrad的42W绿光输出，光光转换效率达到21%,24h长时间的工作，不稳定性小于2%。结果表明，利用非稳腔腔型，在侧面抽运的模块中可以实现高效的大功率绿光输出。
绿光激光器因为具有热效应小，效率高，器件结构紧凑，能获得高功率和高光束质量输出等优点，而成为固体激光器一个富有生命力的发展方向，倍受青睐。输出功率大于100W,甚至达到1000W,M<'2>接近1的大功率，高亮度绿光激光器在工业材料加工，战术军用和惯性约束聚变等方面展示出广阔的应用前景，大功率绿光激光器器件技术研究更是当前绿光激光器研究的前沿课题。
对绿光激光器在激光表演、激光医疗中的应用进行了研究。利用制作的20W、40W绿光激光器样机，开发了激光表演机产品。对绿光激光用于治疗前列腺增生的选择性光汽化术进行了介绍提出了治疗仪设计方案计划研制出120W的绿光激光器用于前列腺治疗仪。
绿光激光器具有能量转换效率高、功率大、光束质量好、体积小、寿命长、使用方便等优点，在彩色显示、激光医疗、水下通讯等方面有重要的应用，是国内外光电子技术研究与开发的热点之一。全固态腔内倍频绿光激光器通过高效率的腔内倍频获得绿激光输出，它的结构紧凑，转换效率高，是获得绿激光的主要器件之一。
本文报道了全固化的全固态连续绿光激光器，采用1W的LD抽运，得到230mW的TEM00模532nm绿光激光器输出，得到峰值功率达1.2kW的声光调Q全固态脉冲绿激光输出，重复频率达100kHz，脉冲宽度为15ns；不进行反馈控制时的功率稳定性达到±0.3％，采用直接控制LD驱动电流的光电反馈法可以大大提高全固态绿激光器的功率稳定性，长期稳定性可以优于±0.5%。提高抽运LD的功率，可以大幅度提高绿激光器的输出功率。相信这些激光器会很快得到广泛的应用？
大功率绿光激光器器件技术研究结合非线性光学频率变换技术是目前最有前途的紫外光源获得方案。该论文主要进行了以下两个方面的工作：（1）对获得大功率，高亮度激光输出的常用的基模动态稳定腔（DSRs）技术，最近发展出来的三镜或四镜DSRs技术以及双棒串接腔技术（插入90°偏振旋光片补偿热致双折射）技术进行了解析分析和图解分析。
尤其是首次采用图解法分析了当两个泵浦组件具有稍微不同的热效应时，双棒串接谐振腔及插入90°偏振旋光器补偿热致双折射的双棒串接谐振腔的稳定性和模式特性与理想情况的差异，揭示了双棒的不同热透镜焦距对双棒串接腔的巨大影响，并在通过实验获得证实。
在实验中我们采用两个CEO公司的150W（1064nm）LD泵浦组件，使用对称双棒串接腔获得了265.4W的激光输出，电光转换效率约为10.3%.（2）对比分析了在高功率，高重复频率全固态绿光激光器中采用按常温匹配角切割KTP晶体和按高温匹配角切割KTP晶体的优缺点。
总体上达到国际先进水平，其中“LBO，BIBO晶体生长、蓝光晶体组合模块设计以及抗震动抗温变半导体泵浦高重频单横单纵绿光激光器的关键技术”达到国际领先水平。所开发的模块化晶体器件已实现规模生产，绿光激光器则已在相关高校和研究所应用。所编制的两项标准已通过全国光辐射安全和激光设备标准技术委员会的审查。
