熱鍵合 Nd:YVO4/YVO4復合晶體激光特性的研究

摘要為改善高功率激光器激光工作物質的熱效應，采用一種熱效應較小的復合晶體Nd:YVO4/YVO4，利用Z型折疊腔， 研究了在高功率激光二極管端面泵浦的情況下復合晶體的激光特性。當泵浦功率為24.65W時， 獲得了12.5 W的1.06m紅外輸出，光-光轉換效率達到50.7%；當泵浦功率為17W時，獲得了6.38 W的綠光輸出， 光-光轉換效率為37.5%。

關鍵詞 熱鍵合 Z型折疊腔 Nd:YVO4/ YVO4復合晶體

中圖分類號：TN248.1文獻標識碼：A

Research On Laser Characterization Of Diffusion

Bonding Nd:yvo4/yvo4 Composite Crystal

LI Xiaomin[1]， ZHANG Yan[1]， ZHUO Zhuang[2]

([1]Institute of The Foundation， Shandong Xiehe University， Ji'nan， Shandong 250109;

[2]Shandong Luneng Information Technology Co.， Ltd， Shangdong University， Ji'nan， Shandong 2502100)

AbstractThe output properties of a diode-pumped Nd:YVO4/YVO4 composite crystal laser at 1.06m and frequency-doubling 532nm light with a \"Z-shaped\" folded cavity were studied. With the incident pump power of 24.65W， an output power at 1.06m of 12.5W was achieved， giving an optical conversion efficiency of 50.7%; With the incident pump power of 17W， 6.38W green light was generated ， resulting in an optical conversion efficiency of 37.5%.

Key wordsdiffusion bonding; LD End-pumped; Z-shaped folded cavity; Nd:YVO4/YVO4composite crystal

0 引言

激光工作物質由于吸收泵浦能量而使激光晶體內形成一定的溫度梯度，并且由于端面形變和熱效應引起的激光晶體折射率的變化形成熱透鏡效應，影響了激光光束質量，給激光器的設計帶來困難。為改善高功率激光器激光工作物質的熱效應，采用先光膠后熱處理的鍵合工藝，研制了Nd:YVO4/ YVO4復合晶體，測試了復合晶體的激光特性，發現熱鍵合晶體由于鍵合面處有效地熱傳導，熱鍵合晶體的熱透鏡效應有明顯的改善。實驗采用z型折疊腔，研究了Nd:YVO4/ YVO4復合晶體基頻和倍頻特性，得到了12.5W的紅外和6.38W的連續綠光輸出，光-光轉換效率分別為50.7%和37.5%。

1 Nd:YVO4/ YVO4復合晶體基頻特性

1.1 實驗裝置

圖 1 1.06m輸出的復合晶體Nd:YVO4/YVO4激光器

圖1示為1.06m輸出的Nd:YVO4/YVO4復合晶體激光器示意圖。泵浦源為美國相干公司生產的型號為FAP-System的激光二極管， Nd:YVO4/YVO4復合晶體由山大魯能中晶公司提供，復合晶體與M1之間的腔長為280mm， M1與M2之間的腔長為330mm，M2與M3之間的腔長為110mm，諧振腔采用Z型折疊腔設計。

1.2 實驗結果及分析

圖2示為Nd:YVO4/YVO4復合晶體激光器1.06m的輸出功率隨輸入功率的變化情況。在泵浦功率為24.65 W時，獲得1.06m的最大輸出功率為12.5W，光-光轉換效率為50.7%。從圖中可以看出，由于復合晶體熱效應較小，輸出功率保持穩定的增長趨勢且沒有達到增益飽和。

圖21.06m激光輸出功率隨輸入的變化情況

2 Nd:YVO4/ YVO4復合晶體倍頻特性

2.1 實驗裝置

圖3示為Nd:YVO4/ YVO4復合晶體KTP腔內倍頻綠光激光器示意圖。

2.2 實驗結果及分析

圖4示為Nd:YVO4/ YVO4復合晶體KTP倍頻綠光激光器輸出綠光隨泵浦光的變化情況。當泵浦光功率為17W時，獲得了6.38W的綠光，泵浦光到綠光的轉換效率為37.5%，泵浦光閾值功率約為0.5W。由圖4可以看出，由于用熱效應較小的復合晶體，輸出綠光隨泵浦光迅速、平穩的增加，最終獲得了6W以上的綠光輸出。

3 結論

采用山大魯能公司提供的新型Nd:YVO4/YVO4復合晶體，利用Z型折疊腔，研究了高功率激光二極管端面泵浦的Nd:YVO4/ YVO4復合晶體激光器基頻1.06m及倍頻532nm激光的輸出特性，光-光轉換效率分別達到50.7%和 37.5%。復合晶體由于具有較小的熱透鏡效應，在大功率固體激光器方面有很大的應用前景，成為當前研究的熱門。

圖3Nd:YVO4/YVO4復合晶體KTP倍頻綠光激光器

圖4復合晶體KTP綠光輸出隨泵浦光的變化情況

參考文獻

[1]呂靜姝，閆平，鞏馬理等.熱鍵合技術及其在激光方面的應用[J].光學技術，2002.28(4):355-357.

[2]孫敦陸，張慶禮，王召兵等.熱鍵合YAG/Nd:YAG復合晶體的透過光譜研究[J].人工晶體學報，2005.34(2):229-232.

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