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全固化固体激光器研究及进展

就武汉中国光谷产业而言，能量光电子是其中最重要的组成部分，而激光器及其激光设备又是能量光电子的核心产品。自第一台红宝石激光器问世，固体激光器就一直占据了激光器发展的主导地位，特别是在20世纪80年代出现的半导体激光器以及在此基础上出现的全固化固体激光器更由于体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长等优点，逐渐成为光电行业中最具发展前程的领域。目前世界范围内销售的商品固体激光器已有500余种，但从1998年开始，固体激光器中的Nd:YAG激光器的市场占有率和销售额已升为第一位。深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机

??传统的固体YAG激光器，通常由掺钕钇铝石榴石晶体棒、泵浦灯、聚光腔、光学谐振腔、电源及制冷系统组成，其转换效率为2%到3%。另一方面整个激光器需要庞大的制冷系统，体积很大。泵浦灯的寿命约为300到1000小时，，中断系统工作，光纤激光打标机使自动化生产线的效率大大减少。因此技术上没有大的发展空间，全固化固体激光器将取代灯泵浦固体激光器，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机这是固体激光器的发展方向。近年来由于大\o功率功率激光二极管制造工艺的成熟和生产成本的减少，使二极管泵浦固体激光器的研究得到了飞快的发展，且已正式进入商品化。世界著名的激光公司Rofin-Sinar所销售的激光工业加工设备中60％已是二极管泵浦的固体激光器。表一给出了三类激光器的特性比较。

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??表一、光纤激光器、二极管泵浦固体激光器和灯泵浦固体激光器的特性比较

\opacpacing=0cellPadding=0border=1特性

光纤激光器

二极管泵浦固体激光器

灯泵浦固体激光器

工作方式

连续或脉冲

连续或脉冲

连续或脉冲

辐射波长（微米）

0.532,1.07,1.8-2.0

0.532,1.06

1.06

输出功率/能量

高达2KW/高达1mJ

高达2KW/高达60mJ

高达2KW/高100J

电光转换效率

高达20%

高达20%

低于6%

光束质量

基模*

基模或多阶模

基模或多阶模

功率/能量稳定性

1.5%

3%

3%

冷却方式

风冷

风冷或水冷

水冷

可靠性

最佳

较好

较差

维护周期

无需维护

无需维护

300小时

使用寿命

大于10万小时

大于1.5万小时

大于5千小时

系统体积

小巧紧凑

较小

较大

\o光纤传输光纤传输

单模\o光纤光纤

多模光纤

多模光纤

成本

较高

较高

较低

技术

最新

新

旧

??*输出功率大于100瓦时一般采用光纤束，但光束质量比所有其它激光器系统高一个量级。

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??与传统灯泵浦固体激光器比较，全固化固体激光器具有以下优点：

??1)转换效率高：由于半导体激光的发射波长与固体激光工作物质的吸取峰相吻合，加之泵浦光模式可以很好地与激光振荡模式相匹配，从而光光转换效率很高，已达50％以上，整机效率也可以与二氧化碳激光器相称，光纤激光打标机比灯泵固体激光器高出一个量级，因而全固化固体激光器可省去笨重的水冷系统，体积小，重量轻，结构紧凑，易于系统集成，性能价格比高。

??2)性能可靠、寿命长：激光二极管的寿命大大长于闪光灯，达15000小时以上，而闪光灯的寿命只有300-1000小时。激光二极管的泵浦能量稳定性好，比闪光灯泵浦优一个数量级，性能可靠，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机可制成全固化器件。运营寿命长，成为至今为止唯一无需维护的激光器，特别合用于大规模生产线。

??3)输出光束质量好：由于二极管泵浦激光的高转换效率，减少了激光工作物质的热透镜效应，大大改善了激光器的输出光束质量，激光光束质量已接近理论极限M2=1。

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??二、全固化固体激光器结构及特点

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??全固化固体激光器可分为两类：二极管泵浦固体激光器和光纤激光器。现将其结构和特点分别叙述如下。

??1.二极管泵浦固体激光器

??激光二极管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。而泵浦的耦合方式又分为直接端面泵浦、光纤耦合端面泵浦和侧面泵浦三种结构。泵浦所用的激光二极管或激光二极管阵列出射的泵浦光，经由会聚光学系统将泵浦光耦合到晶体棒上，在晶体棒的泵浦耦合面上为减少耦合损失而镀有对激光二极管波长的增透膜。同时，该端面也是固体激光器的谐振腔的全反端，因而端面的膜也是输出激光的谐