泵浦激光器

泵浦激光器
什么是泵浦激光器
也许没多少人知道什么是泵浦，更别说泵浦激光器了。

泵浦是所有的激光器不可或缺的条件，所有的激光器都需要泵浦来让激光器中的物质形成粒子布局数反转，这样才能使激光
器形成激光条件。

比如：半导体泵浦激光器本身将半导体激光器作为泵浦来用；还有半导体泵浦固体激光器是利用输出固定波长的半导体激光器代替氟灯或氙灯对激光晶体进行泵浦，这是激光器发展的又一大进步。

这类激光器不仅光电转化率高、光束质量高，而且效率高，寿命长等优点，被广泛应用于通讯、科学研究、打印机、医疗机械等各种高科技领域当中。

泵浦激光器的发展历程及应用
半导体泵浦固体激光器的发展与半导体激光器的发展是密不可分的。

1962年，第一只同质结砷化镓半导体激光器问世，1963年，美国人纽曼就首次提出了用半导体做为固体激
光器的泵浦源的构想。

但在早期，由于二极管的各项性能还很差，作为固体激光器的泵浦源
还显得不成熟。

直到1978年量子阱半导体激光器概念的提出，以及八十年代初期MOCVD 技术的使用及应变量子阱激光器的出现，使得半导体泵浦固体激光器的发展步上了一个崭新
的台阶。

在进入九十年代以来，大功率的半导体泵浦固体激光器及半导体泵浦固体激光器列阵技术也逐步成熟，从而，大大促进了半导体泵浦固体激光器的研究。

国内半导体泵浦固体激光器市场化水平已经达到数百瓦，实验室水平已经达到千瓦级。

在应用上，大功率半导体泵浦固体激光器以材料加工为主，包括了常规的激光加工：主要是
材料加工，如激光标记、激光焊接、激光切割和打孔等，结构紧凑、性能良好、工作可靠的
大功率半导体泵浦固体激光打标机产品系列已经在国内得到了规模应用，在国外，千瓦级的
半导体泵浦固体激光器已有产品，德国、美国汽车焊接就已经用到了千瓦级半导体泵浦固体
激光焊剂机，在原理和技术方案上半导体泵浦固体激光器定标到万瓦都是可行的，主要受限于成本和市场需求的限制。

二倍频半导体泵浦固体激光器在微电子行业、三倍频半导体泵浦
固体激光器在激光快速成型领域都得到了广泛应用。

除材料加工外，大功率半导体泵浦固体激光器还可以用于同位素分离(二倍频、绿光)、激光核聚变、科学研究、医疗、检测、分析、通讯、投影显示以及军事国防等领域，具有极其重要的应用价值。

泵浦激光器的分类
半导体泵浦固体激光器的种类很多，可以是连续的、脉冲的、调Q的，以及加倍频混
频等非线性转换的。

工作物质的形状有圆柱和板条状的。

而泵浦的耦合方式可分为端面泵浦
和侧面泵浦，其中端面泵浦又可分为直接端面泵浦和光纤耦合端面泵浦两种结构。

1、端面泵浦固体激光器
端面泵浦方式最大的优点就是容易获得好的光束质量，可以实现高亮度的固体激光器。

端面泵浦的效率较高。

这是因为，在泵浦激光模式不太差的情况下，泵浦光都能由会聚光学
系统耦合到工作物质中，耦合损失较少；另一方面，泵浦光也有一定的模式，而产生的振荡
光的模式与泵浦光模式有密切关系，匹配的效果好，因此，工作物质对泵浦光的利用率也相
对高一些。

正是由于端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波长匹配的优点在国际上发展极为迅速，
已成为激光学科的重点发展方向之一。

它在激光打标、激光微加工、激光印刷、激光显示技
术、激光医学和科研等领域都有广泛的用途，具有很大的市场潜力。

2、侧面泵浦固体激光器
侧面泵浦(Side Pump)固态激光器激光头是由三个二极管泵浦模块围成一圈组成泵浦
源，每个泵浦模块又由3个带微透镜的二极管线阵组成。

每个线阵的输出功率平均为20W输出波长为808nm。

该装置采用玻璃管巧妙地设计了泵浦腔和制冷通道。

玻璃管的表面大部分镀有808nm的高反膜，剩余的部分呈120 °镀有三条808nm增透膜，这样便形成了一个泵浦腔。

半导体泵浦源发出的光经过三对光束整形透镜会聚到这三条镀增透膜的狭长区域内，然后透过玻璃管的管壁，被晶体吸收。

由于玻璃管大部分区域镀有高反膜，使得泵浦光进入泵浦腔以后，便在其中来回的反射，直至被晶体充分地吸收，而且在晶体的横截面上形
成了均匀的增益分布。

同时玻璃管还能用于制冷，高速通过的冷却水将产生的热量迅速带走。

晶体采用的是一根复合结构的Nd:YAG棒，有效尺寸为j3*63mm，掺杂浓度为1.5at% 当泵浦光功率为180W 时，得到了72W的激光输出。

光光转换效率高达40%。

兰亭序
永和九年，岁在癸丑，暮春之初，会于会稽山阴之兰亭，修禊事也。

群贤毕至，少长咸集。

此地有崇山峻岭，茂林修竹; 又有清流激湍，映带左右，引以为流觞曲水，列坐其次。

虽无丝竹管弦之盛，一觞一咏，亦足以畅叙幽情。

是日也，天朗气清，惠风和畅，仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。

夫人之相与，俯仰一世，或取诸怀抱，晤言一室之内；或因寄所托，放浪形骸之外。

虽取舍万殊，静躁不同，当其欣于所遇，
暂得于己，快然自足，不知老之将至。

及其所之既倦，情随事迁，感慨系之矣。

向之所欣，俯仰之间，已为陈迹，犹不能不以之兴怀。

况修短随化，终期于尽。

古人云：
“死生亦大矣。

”岂不痛哉！
每览昔人兴感之由，若合一契，未尝不临文嗟悼，不能喻之于怀。

固知一死生为虚诞，齐彭荡为妄作。

后之视今，亦犹今之视昔。

悲夫！故列叙时人，录其所述，虽世殊事异，所以兴怀，其致一也。

后之览者，亦将有感于斯文。