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技术中心 Technologies Center
DPSS激光器
VHG 稳波二极管泵浦
Nd ：YVO 激光器的最新进展
4
文中讨论了光纤耦合波长锁定的二极管在Nd：YVO 4 高能级泵浦与优化方面
的优势，并给出实施基于VBG的解决方案时，在成本、功率、效率和动态
范围方面的系统级权衡。
文/Kirk Price，Michael Atchley，Rob Martinsen；nLight公司
工 业用二极管泵浦固态 吸收率、高激光损伤阈值以及线偏振 射属性，其高能级的吸收线宽很窄，
输出等特点，正越来越多地用于未来
（DPSS）激光系统正在快速
并且具有强烈的偏振依赖性。因此，
发展，以满足市场对其输 的 DPSS 系统。此外，用 878nm 进行 这就要求高功率二极管泵浦源，在变
出功率、接近衍射极限的光束质量和 高能级泵浦的 Nd ：YVO 4 固态激光 化的工作温度和工作电流下，其光谱
线偏振输出等方面不断提升的需求。 器，实现了更高的输出功率和更高的 宽度和波长稳定性能够满足严苛的规
输出功率的提升有助于提高加工产 效率，这是由于其量子数亏损减少了 格要求。要充分利用 Nd ：YVO 4 材料
量，并且也在微加工、材料加工、光 约 30％，相应地热负荷 / 热透镜效应 系统提供的性能，需要波长稳定的泵
[1]
谱学、晶圆检测、激光显示和医疗诊 也有所减少。 浦源。此外，泵浦二极管的亮度和泵
断等领域实现了很多新应用。优异的 通过使用基于钒酸钇的晶体， 浦强度的空间分布，对 DPSS 系统的
光束质量和线偏振输出，可实现高效 DPSS 激光系统在输出功率、光束质 输出功率、光束强度和效率都会产生
的二次和三次谐波产生。 量和输出偏振方面均获得了改善，但 重大影响。
传统上，工业用 DPSS 激光器的主 同时其对泵浦二极管也提出了严格的 本文中，我们将讨论光纤耦合波
力是用 808nm 二极管泵浦的 Nd ：YAG 要求。由于钒酸钇晶体本身具有双折 长锁定的二极管在 Nd ：YVO 4 高能级
激光器，其具有大吸收截面、宽吸收
线宽、晶体热性能良好等优势。然而
由于 808nm 泵浦光和 1064nm 输出光
之间存在较高的量子数亏损，导致了
热透镜效应以及相应较差的空间光束
质量，从而使得该系统的性能受到了
限制。此外，YAG 晶体的各向同性
特性会导致随机偏振输出，这将降低
谐波产生过程的效率。显然，需要一
种新的晶体材料系统和泵浦方法，来
提高未来 DPSS 激光系统的输出功率、
光 - 光效率和光束质量。
Nd ：YVO 4 （掺钕钒酸钇）晶体 图2：（左图）耦合到400μm、0.22 NA光纤的波长稳定的P10 Pearl模块的功率、电压和效率与电流之间的
关系。运行功率为50W，效率>55％。（右图）Pearl模块在工作点的光谱特性。光谱线宽<0.4nm，在整个
由于其具有较大的受激发射截面、高 工作范围内的漂移<0.2nm。
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