半導(dǎo)體激光器泵浦的固�(tài)激光器(LDPSSL)顧名思義是以 LD 或� LD 陣列(Laser Diode Array,簡(jiǎn)� LDA)作為泵浦源,以固體激光材料作為增益介�(zhì)的激光產(chǎn)生裝�。這種激光器核心部件�(méi)有液體(如染�、水等)或者氣體(如一些惰性氣體),常被稱為全固態(tài)(或全固體)激光器(All Solid State Laser)�
全固�(tài)激光器(DPL)具有體積小、重量輕、效率高、性能�(wěn)�、可靠性好、壽命長(zhǎng)、光束質(zhì)量高等優(yōu)�(diǎn),市�(chǎng)需求十分巨�。全固態(tài)激光技�(shù)是目前我�(guó)在國(guó)際上為數(shù)不多的從材料源頭直到激光系�(tǒng)集成擁有整體�(yōu)�(shì)的高技�(shù)�(lǐng)域之一,具備了在部分領(lǐng)域加速發(fā)展的良好基礎(chǔ)�
高功率、小型化的全固態(tài)�(lán)綠激光器在海洋探�(cè)、水下通信等軍事領(lǐng)域或者醫(yī)�(xué)方面都具有重要的地位,這些�(yīng)用一般都需要高功率�(lán)綠激�。目�,常用�1064 nm Nd∶YAG激光器的倍頻效率一般只�50%左右[1~4],因此通過(guò)提高倍頻效率�(lái)提高整機(jī)的電光效率顯得非常重�。如何提高非線性光�(xué)頻率變換的效率一直是激光技�(shù)界的研究熱點(diǎn)。David Eimerl[5]提出了正交頻率變換的概念受到�(guān)�,他們按照正交頻率變換的方式使用兩塊KD*P晶體,�(duì)于基波是Nd∶YLF激光輸出經(jīng)摻Nd磷酸鹽玻璃放大器放大后的1053 nm激光脈�,在基波功率密度為200 MW/c.
半導(dǎo)體激光泵浦的全固�(tài)激光器�20世紀(jì)80年代末期出現(xiàn)的新型激光器。全固態(tài)激光器的總體效率至少要比燈泵浦�10�,由于單位輸出的熱�(fù)荷降�,可獲取更高的功率,系統(tǒng)壽命和可靠性大約是閃光燈泵浦系�(tǒng)�100�,因此,半�(dǎo)體激光器泵浦技�(shù)為固體激光器注入了新的生�(jī)和活�,使全固�(tài)激光器同時(shí)具有固體激光器和半�(dǎo)體激光器的雙重特�(diǎn),它的出�(xiàn)和逐漸成熟是固體激光器的一�(chǎng)革命,也是固體激光器的發(fā)展方向。并且,它已滲透到各�(gè)�(xué)科領(lǐng)�,例如:激光信息存�(chǔ)與處�、激光材料加�、激光醫(yī)�(xué)及生物學(xué)、激光通訊 、激光印�、激光光譜學(xué)、激光化�(xué)、激光分離同位素、激光核聚變、激光投影顯示、激光檢�(cè)與計(jì)量及軍用激光技�(shù)�,極大地促�(jìn)了這些�(lǐng)域的技�(shù)�(jìn)步和前所未有的發(fā)�。這些交叉技�(shù)與學(xué)科的出現(xiàn),大大地推動(dòng)了傳�(tǒng)�(chǎn)�(yè)和新興產(chǎn)�(yè)的發(fā)��
全固�(tài)激光器是其�(yīng)用技�(shù)�(lǐng)域中�(guān)鍵的、基�(chǔ)的核心器�,因此一直倍受�(guān)�。近�(lái),由于大功率半導(dǎo)體激光器迅速發(fā)�,促成全固態(tài)激光器的研�(fā)工作得以卓有成效地展�(kāi),并取得了諸多顯赫成�。已�(jīng)確認(rèn),傳�(tǒng)燈泵浦固體激光器的賴以占�(jù)世界激光器市場(chǎng)主導(dǎo)地位的所有運(yùn)�(zhuǎn)方式,均可以通過(guò)半導(dǎo)體激光器泵浦成功地加以實(shí)�(xiàn)。通常�(yīng)用在激光打�(biāo)�(jī)、激光劃片機(jī)、激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)、激光去重平�、激光蝕刻等系統(tǒng)�。由于全固態(tài)激光器具有高光電轉(zhuǎn)換效率、高功率、高�(wěn)定�、高可靠性、壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)�(shì),采用全固態(tài)激光器已成為激光加工設(shè)備的趨勢(shì)和主流方向�
�(guó)外研究情�
近幾�,美�(guó)、德�(guó)、特別是日本都在加大力量�(fā)展全固態(tài)紫外激光器,特別是中大功率全固�(tài)紫外激光器的開(kāi)�(fā)�(yīng)�。由�1064nm�532nm波長(zhǎng)激光對(duì)材料的加工主要是�(chǎn)生氣化或熔融等熱作用,所以加工出的產(chǎn)品往往很難�(dá)到精�(xì)、光�,甚至有些材料(如陶�、硅片等)在加工�(shí)�(huì)引起碎裂,因�,全固態(tài)紫外激光器在激光微加工、激光精密加工有著廣泛推廣應(yīng)用的趨勢(shì)。當(dāng)前國(guó)外工�(yè)�(fā)�(dá)�(guó)�,全固態(tài)紫外激光器已開(kāi)始成為工�(yè)用標(biāo)�(zhǔn)激光器。據(jù)文獻(xiàn)�(bào)道:日本M.Nishioka公司已研�(fā)�40W�266nm全固�(tài)紫外激光器;三菱公司也在市�(chǎng)上推出了18W 355nm 25kHz全固�(tài)紫外激光器�(chǎn)品;另外相干公司的AVIV系列激光器已做到在266nm,30kHz�(shí),平均功率大�3W,在355nm,40kHz�(shí),平均功率大�10W;光譜物理公司的YHP-series系列激光器也達(dá)到在266nm,20kHz�(shí),平均功率大�1.5W,在355nm,20kHz�(shí),平均功率大�3.5W;Lightwave electronics公司所推出� Q301-SM激光器也達(dá)到了�355nm,10kHz�(shí),平均功率大�10W的技�(shù)指標(biāo)??傮w�(lái)�(shuō),國(guó)外全固態(tài)紫外激光器技�(shù)及應(yīng)用設(shè)備已趨向成熟,但�(jià)格昂��
�(yīng)�
高功率半�(dǎo)體激光列陣單光纖耦合模塊可直接作為光源廣泛應(yīng)用于激光醫(yī)療、信息產(chǎn)�(yè)、激光加�、國(guó)防工�(yè)、激光武器和�(zhàn)�(shù)裝備等領(lǐng)�。作為泵浦光源將是泵浦全固態(tài)激光器的核心器�,是一種高光-光轉(zhuǎn)換效率(大于30%)的高功率泵浦全固態(tài)激光器的商用半�(dǎo)體激光光源模�,是替代燈泵浦激光器的理想產(chǎn)�。當(dāng)前,�(guó)外半�(dǎo)體激光器單根光纖耦合模塊的研究水平是耦合�(jìn)�1�(gè)芯徑400μm,輸出功�200W。耦合�(jìn)�1�800μm的光�,輸出功�700W;耦合�(jìn)�1�1.5mm的光纖,輸出功率超過(guò)2000W。國(guó)外出售的單光纖耦合模塊�(chǎn)品水平如:Apollo公司�(chǎn)品為光纖芯徑100�600μm、光纖輸出功�15�100W;LIMO 公司�(chǎn)品為光纖芯徑200�600μm、光纖輸出功�10�50W�
�(fā)展方�
全固�(tài)激光器的發(fā)展方向大體為:輸出功率為�/�/中型的器件將沿著多樣�、智能化、產(chǎn)�(yè)化方向發(fā)�,大功率器件將向高平均功�/高光束質(zhì)量發(fā)�,而戰(zhàn)略性應(yīng)用的高能全固�(tài)激光器將得到特別加�(qiáng)從而開(kāi)�(fā)出更多新技�(shù),如�(dāng)前正待發(fā)展的熱容�(yùn)�(zhuǎn)技�(shù)和功率合成技�(shù)�
研究�(jìn)�
�(dāng)前,�(guó)�(nèi)大功率全固態(tài)激光器研究水平的代表為中科院物理所,已研制出大功率全固�(tài)激�、全固態(tài)寬調(diào)諧飛秒激光器、深紫外至中紅外全固�(tài)激光器。并用自行研制的全固�(tài)高功率紅、綠、藍(lán)三基色激光器為光�,于2002年在�(guó)�(nèi)首次�(shí)�(xiàn)全固�(tài)激光全色顯��2003年實(shí)�(xiàn)60前投和背投原理性演示樣�(jī)�2005年成功研制出60激光家庭影��84�140大屏幕激光顯示樣�(jī)。先后參加了863“十五”重大成果展、科技�(chuàng)新展和上海國(guó)際工�(yè)博覽�(huì),獲得博覽會(huì)的科技�(chuàng)新獎(jiǎng)。而我�(guó)�(duì)全固�(tài)紫外激光技�(shù)及應(yīng)用系�(tǒng)的研究尚處在起步階段�
�(guó)科激光與多年從事全固�(tài)激光器研究的中科院物理所合作,對(duì)該所在國(guó)�973�(xiàng)��863�(xiàng)目和中科院重大項(xiàng)目等支持下的,并通過(guò)863�(yàn)�、中科院院級(jí)成果鑒定的CW紅光全固�(tài)激光器(國(guó)際)、多波段寬調(diào)諧全固態(tài)激光器(國(guó)際首�(chuàng)�、CW綠光全固�(tài)激光器(國(guó)�(nèi)首創(chuàng),國(guó)際先�(jìn))、QCW高光束質(zhì)量全固態(tài)激光器(國(guó)�(nèi))等科研成果�(jìn)行接�(chǎn)。還與該所合作完成全固�(tài)高功率紅、綠、藍(lán)三基色激光器,紫外全固態(tài)激光器,高光束�(zhì)�、高功率QCW全固�(tài)激光器等項(xiàng)目,并研制成功國(guó)�(nèi)�(tái)可調(diào)諧摻鈦藍(lán)寶石激光器�
一種全固態(tài)激光器
本實(shí)用新型涉及一種全固態(tài)激光器,包括諧振腔,其特征在于所述諧振腔包括用作激光晶體的摻釹釩酸釓晶�,所述摻釹釩酸釓晶體中釹的摻雜濃度至少為0�5atm%。本�(shí)用新型首次用全固�(tài)激光器�(shí)�(xiàn)�960nm激光的輸出,該激光屬于紅外波�,應(yīng)用前景廣�,例�,紅外激光用于材料微加工、用于監(jiān)�(cè)工業(yè)加工�(huán)境安�;紅外激光還可應(yīng)用于激光焊�,可以制造出超過(guò)原材料硬度的焊接��