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LD端泵固体激光器耦合系统

导读: 这种泵浦结构,选取适当的耦合系统,使泵浦光束进入增益介质与腔模空间最大程度交叠,从而能得到高功率和高光束质量的激光输出

  利用(Laser Diode,LD)泵浦的固体(DPSSL),具有体积小,效果高,寿命长等优点,目前,大多数中小功率的DPSSL均采用端面泵浦结构。对于这种泵浦结构,选取适当的耦合系统,使泵浦光束进入增益介质与腔模空间最大程度交叠,从而能得到高功率和高光束质量的输出。

  近年来,LD端面泵浦固体激光器常用的耦合系统,普遍采用以下几种:

  1、直接近距离耦合

  直接近距离耦合方式不采用任何耦合系统,一般仅适用于单一的半导体激光器,其LD发光面积要求非常小,在实验中紧贴增益介质,以便LD输出光束在未发散前便被增益介质吸收,从而充分利用有限的泵浦功率,这种结构省去了LD准直、聚焦系统,使激光器结构紧凑、稳定性增强。

  2、组合透镜式耦合系统

  采用组合的透镜系统进行耦合,根据实际情况选取透镜、柱透镜或棱镜对等搭配进行准直、聚焦,方式多种多样,形式不固定,可根据特定实验要求、实验条件进行选择。对小LD管条比较适用。

  3、光纤耦合系统

  光纤耦合系统适用性较广,首先,采用多根光纤耦合,将每个LD线阵分别耦合进一根独立的光纤,将光纤输出端按圆状排列,其后,采用组合透镜对该光束耦合,获得轴对称空间光会聚区。这种方式改善了输出光束的不对称性,增强了泵浦光和振荡光的交叠,同时可以简便的实现多个LD光源间的输出光耦合或组合。 

  4、自聚焦微透镜耦合

  自聚焦微透镜是一种柱透镜,利用可变折射率材料制成,从而使光在通过透镜时产生连续的折射后会聚。自聚焦微透镜使得泵浦光学系统结构简单,体积小,耦合效率高,主要适用于直接耦合发光面积小的半导体激光器,会聚后形成尺寸很小的光斑。

  5、非球面透镜耦合

  利用非球面透镜对LD发出的光耦合,这种结构耦合效率同样很高,并且非球面系统有利于校正各种单色像差,所以LD泵浦固体激光器中采用非球面系统具有特殊优越性。

  随着技术的发展,耦合系统向微型化发展,耦合系统的优化,使耦合效率得到更好的改善,同时也进一步提高了激光器的输出特性。随着大功率二极管技术和晶体技术的不断发展,新型的端面泵浦技术和工艺也不断涌现。