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《漫反射聚光腔灯泵Nd-YAG激光器-曹三松》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第6期激光技术Vol.23,No.61999年12月LASERTECHNOLOGYDecember,1999漫反射聚光腔灯泵Nd:YAG激光器曹三松王明秋韩鸿张炳权(西南技术物理研究所,成都,610041)摘要:分析了漫反射聚光腔的特点,从实验上证实采用漫反射聚光腔可实现灯泵Nd:YAG调Q激光器高能量、高效率输出。关键词:固体激光器聚光腔漫反射Adiffuse-reflectingpumpcavityofaflashlamp-pumpedNd:YAGlaserCaoSansong,WangMingqiu,HanHong,ZhangBingquan(SouthwestInsti
2、tuteofTechnicalPhysics,Chengdu,610041)Abstract:Thecharacteristicsofadiffuse-reflectingpumpcavitywereanalyzed.Thispaperpointedout,fortheseapplicationsofthehighlaserbeamqualityandhighefficiencyoflasers,thediffuse-reflectivecavityisagoodselection.Inexperimentalstudy,aQ-switchedNd:YAGlaserwithadiffu
3、se-reflectingpumpingcavitywasutilizedtoobtainhigh-energywithhigh-efficiency.Keywords:solid-statelaserpumpcavitydiffuse-reflecting引言实现灯泵型固体激光器高能量、高效率激光输出,除了注意泵浦灯与激光工作物质的光谱匹配、时间匹配外,还应该仔细设计聚光腔。聚光腔的作用主要是将泵浦光源辐射的光能最大限度地聚集到工作物质上去,聚光腔设计的好坏直接影响到固体激光器的输出能量和效率。[1～3]为此,人们将提高聚光腔的效率作为一个重要的研究课题。文献[2]采用镀银玻璃聚光腔
4、,电光调Q动态激光效率达到1.06%;文献[3]提出漫反射聚光腔具有高效率的特点,取得的实验结果是:漫反射中号聚光腔,输入31J,静态输出能量375mJ,效率1.2%,动态(染料调Q)输出142mJ,效率0.5%,高于相似参数的金属聚光腔。我们的研究表明,漫反射聚光腔的主要特点是泵浦均匀性好,这对于获得高能量、高效率调Q固体激光输出至关重要。下面给出了漫反射聚光腔实现Nd:YAG固体激光器高效率调Q输出的实验结果。1理论分析[4]泵浦光投射到激光棒上的能量与光泵总辐射能量之比,定义为聚光腔效率:η=ηoηg(1)式中,ηo是光学效率,取决于腔的反射、散射、吸收等,ηg是腔的几何传输效率
5、,它随腔结构的详细摘要在全国第十届激光学术报告会上宣读。340激光技术1999年12月不同而变化。1.1光学效率光学效率表示为:η=R1(1-R2)(1-F)(1-α)(2)式中,R1为聚光腔反射面对有用光的反射率,R2为损耗反射率(激光棒和冷却玻璃管表面反射率),F为聚光器非反射表面(如开孔)和总表面积之比,α为光学吸收系数。R1最为重要。漫反射聚光腔的漫反射体通常采用氧化镁(MgO)或硫酸钡(BaSO4)粉,它是一种白色的细小颗粒组成,具有很好的漫反射性能,反射率很高,约为90%～98%,且与光波长无关。1.2传输效率它是被激光棒截获到的光能占会聚到棒处总光能之比,取决于泵浦光在棒
6、处会聚成像的大小和激光棒半径的大小。通常聚光腔设计是利用其内壁反射,将泵浦光成像到激光棒上,而漫反射聚光腔是非成像系统,不是利用几何反射成像,而是利用高反射率的漫反射材料作为聚光器的内壁,反射泵浦光均匀地混合在聚光器内,因此,漫反射聚光腔的传输效率低于成像镜面反射聚光腔。为了减小光能损失,应将漫反射聚光腔体设计为紧耦合形式,压缩空间体积。2漫反射聚光腔的特点和工艺调Q脉冲运转要求激光工作物质具有高的贮能,如果贮能分布不均匀,则动态激光输出能量将受到限制,因此,调Q运转的固体激光器在聚光腔设计上,必须在泵浦均匀性和效率两方面适当折衷。相比之下,泵浦均匀性更重要。漫反射聚光腔是非成像照明腔
7、,由于漫反射的结果,光照均匀性较好,在激光棒中贮能的分布更均匀,消除了晶体中的“强点”,增加了“关门”能力。漫反射聚光腔的结构和聚光特点均相似于紧耦合聚光腔,它有高达90%～98%的反射系数,因此,它的光学效率高。并且,它具有良好的稳定性,能长时间使用,制作工艺不复杂,成本低,特别是它能实现均匀的光泵浦,这对于提高调Q激光器的输出非常重要。漫反射聚光腔的制作是在金属管和玻璃管之间填充氧化镁粉,两者用同心装配,各部件之间都有定位面定位。在填充漫反
