基于零聲子線泵浦的高效率Yb∶YAG 薄片激光器

高瑜博，徐思志，陳業旺，劉敏秋，歐陽德欽，吳旭，陳俊展，，趙俊清，郭春雨，劉星，呂啟濤，阮雙琛

（1 深圳技術大學 中德智能制造學院 先進光學精密制造技術廣東普通高校重點實驗室，深圳 518118）（2 深圳大學 物理與光電工程學院 深圳市激光工程重點實驗室，深圳 518060）（3 大族激光科技產業集團股份有限公司，深圳 518103）

0 引言

近年來，高功率激光器發展迅速，在焊接、切割和熔覆等工業應用領域的需求不斷增長［1-5］。傳統棒狀激光器在高功率運轉過程中，存在嚴重的熱透鏡和熱畸變等效應，極大地限制了激光器輸出功率的提升，同時降低了激光的光束質量［6］。面對這一問題，人們對增益介質的結構進行不斷改進和優化，發展出諸如光纖［7］、板條［8］以及薄片［9］等增益介質結構。光纖激光器通過增大增益介質表面積和體積的比值將光纖內的熱積累進行有效擴散，并且具有很高的單程增益，通過光纖結構的波導效應可以獲得高光束質量的激光。然而，光纖激光器在高功率下仍面臨自相位調制和受激拉曼散射等非線性效應帶來的挑戰。板條激光器采用側向面泵浦結構，其溫度梯度發生在板條晶體厚度方向上，光傳播方向近似與溫度梯度方向平行，可有效減緩晶體熱效應。然而其他方向的熱畸變仍然存在，并且激光輸出發散角較大，技術也較為復雜［10，11］。薄片激光器（Thin Disk Lasers， TDLs）是將增益介質做成極薄的圓盤狀晶體結構（直徑約10～25 mm，厚度約100～300 μm）［12，13］，這種獨特的幾何結構顯著提高了晶體的散熱效率，使其在工作過程中僅存在一維的軸向熱梯度，降低了晶體的熱透鏡、熱畸變等效應，可以有效提升輸出激光的光束質量。……