二十世纪八十年代以来,固体激光器的发展比较快,出现了几种带有方向性的新型固体激光器,这就是半导体激光器泵浦的固体激光器、可调谐固体激光器和高功率固体激光器。
1.半导体激光器泵浦的固体激光器
半导体激光器泵浦固体激光器与闪光灯泵浦固体激光器相比,其主要优点是:①能量转换效率高。半导体激光器的电光转换效率高达50%,远远高于闪光灯。半导体激光器的光谱线窄,并且可以通过改变其激活区成分和结构,或改变其工作温度使中心波长和固体工作物质吸收峰准确地重合。尤其是用半导体激光进行端面泵浦时,泵浦光与固体激光在空间上还可以很好地匹配。目前,半导体激光器泵浦的总体效率已达闪光灯泵浦固体激光器的四倍以上。②工作时产生的无功热量少,介质温度稳定,可制成全固化器件,消除振动的影响,激光谱线更窄,频率稳定性更好。③寿命长,结构简单,使用方便。
半导体激光器泵浦固体激光器的结构,有如图(1)(a)所示的端泵浦方式和图(1)(b)所示的侧泵浦方式。从固体工作物质来看,有圆柱形和板条状两种。端泵浦方式因半导体激光模式与固体工作物质中的激光振荡模式匹配良好,所以“泵”与激光器之间的耦合效率高。这种激光器的阈值低、效率高,但输出功率受到单个激光二极管输出功率的限制。而利用半导体激光器阵列侧泵浦固体工作物质,虽然效率降低,但在脉冲或连续运转时,都能获得较高的输出功率。
图(1)半导体激光器泵浦固体激光器的结构示意(a)端泵浦方式(b)侧泵浦方式
2.可调谐固体激光器
固体激光器实现可调谐,是固体激光器的重大进展。可调谐固体激光器主要有两类,一类是色心激光器,一类是用掺过渡族金属离子的激光晶体制作的可调谐激光器。色心激光器的阈值低,既可连续工作,又可脉冲工作,很容易实现单模运转,并且光束质量好。特别是调谐范围可覆盖(0.83.9)微米,这是其它可调谐激光器(如染料激光器、半导体激光器#p#分页标题#e#)难以达到的。它在分子光谱学、化学动力学、污染检测、光纤通信、半导体物理等领域内,有重要的应用价值。目前,已经有工作于室温的实用化商品。但是,色心激光器在使用过程中,仍感不太稳定。与此相比,掺过渡族金属离子的激光晶体制作的可调谐激光器,性能更加优越。用于固体可调谐激光器的掺过渡族金属离子的激光晶体主要有金绿宝石(Cr:BeAl2O3)、钆钪镓榴石(Cr:GSGG)、掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)等,其中以钛蓝宝石的进展最突出,是目前性能最好的固体可调谐激光材料。
图(2)板条形固体激光器结构示意图
3.高功率固体激光器
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