薄片式半導體泵浦固體激光器被認為是近期來激光技術(shù) 最著名的進展之一。它基于一種革命性的固體激光器設計理念，最近幾年中已經(jīng)成為科研及工業(yè)加工的得力助手，最近幾年更是進入了批量化生產(chǎn)階段。薄片式固體 激光器可以輸出很高的功率（連續(xù)或脈沖），同時擁有非常好的光束質(zhì)量。 

Yb:YAG激光晶體作為特殊的激光工作物質(zhì)，它不僅具有YAG激光基質(zhì)材料本身優(yōu)良的物理性質(zhì)和穩(wěn)定的化學性能，而且具有很好的激光工作性能。激光波 長為1030nm，峰值吸收波長在940nm附近，吸收帶寬很寬（18nm-940nm），熒光壽命長(0.95ms)，量子效率高（91%），在相同的 半導體泵浦功率下，Yb:YAG泵浦生熱為Nd:YAG的1／3。能夠很容易的被可靠的InGaAs半導體激光器所泵浦，是一種新型的、適合LD泵浦的高 平均功率和高光束質(zhì)量的發(fā)射1um左右波長的激光材料。另外，由于其二倍頻是515nm，接近Ar離子激光器的波長514.5nm，從而使其有可能替換用 戶現(xiàn)存的大量氬離子激光器，因此在激光領(lǐng)域內(nèi)受到越來越多的關(guān)注。

由德國斯圖加特大學的Adolf Giesen博士及其研究小組發(fā) 明的薄片式固體激光器技術(shù)，其性能遠遠超過采用傳統(tǒng)棒狀晶體設計的Nd:YAG固體激光器。由于該項專利是由德國政府資助的，所以只能許可給德國的激光公 司。這也是目前只有德國的激光公司能夠生產(chǎn)薄片式固體激光器的原因。德國ELS公司是最早的也是世界上唯一生產(chǎn)高功率薄片式單頻連續(xù)固體激光器的廠商，所 生產(chǎn)的VersaDisk激光器獲得Photonics Excellence Award 2003大獎，是當年世界上唯一獲此殊榮的固體激光器。因此 VersaDisk正在被越來越多的科研用戶所接受，而這一切都得益于其獨特的設計理念和與眾不同的性能。而且VersaDisk515進一步拓展了高功 率固體綠光激光器的應用領(lǐng)域，打破了該市場過去一直被美國的激光公司所占領(lǐng)的局面。

1． 原理    

薄片式激 光器的稱謂來源是因為它的晶體形狀為薄片式，厚度通常為200微米，直徑為10mm。由半導體激光器從晶體的前表面進行泵浦，近似于常用的端泵技術(shù)。薄片 晶體整個粘接在熱沉上，所以晶體的冷卻效率非常高。由于晶體的厚度很薄，所以每次半導體激光器的泵浦光穿過激光晶體時只有一部分泵浦光被其吸收，為了提高 它的泵浦效率，在其前部放置一塊拋物面鏡，使未被吸收的泵浦光多次通過晶體來提高泵浦效率，一般的次數(shù)為32次，從而產(chǎn)生很強的激光輻射。 　　　　　　 　　      
2．與傳統(tǒng)棒狀Nd:YAG固體激光器的對比：    

Yb:YAG作為準三能級結(jié)構(gòu)的晶體，比傳統(tǒng)的Nd:YAG晶體更適合用半導體激光器泵浦，與Nd:YAG晶體相比它的優(yōu)點如下：     

    · 具有較低的量子損耗，熱承載?。?1％量子效率），熱透鏡效應非常小，幾乎可以忽略不計。     
    · 具有很寬的吸收帶寬（18nm），因此對泵浦LD的控溫精度要求低。     
    · 上能級熒光壽命長（1ms），有利于儲能。     
    · 發(fā)射線寬較寬，可以實現(xiàn)調(diào)諧輸出。     
    · 激光發(fā)射截面較小（有利于高能量存儲）。    

Yb:YAG晶體的熱傳導和溫度梯度主要沿著軸向，從而使晶體的溫度分布非常均勻，波前形變非常小。這種先進的諧振腔設計使得熱量從Yb:YAG晶體傳 導到熱沉的效率非常高，熱傳導的方向與激光光束傳播的方向平行（即軸向），因此徑向溫度梯度非常小，從而避免了傳統(tǒng)棒狀晶體激光器的固有限制，如高功率下 的熱透鏡效應、激光晶體的變形、雙折射效應等。因此，薄片式固體激光器可以很容易獲得非常高的輸出功率（最大100W）而不影響它卓越的光學性能，一般都 具有近高斯分布的高功率激光束（M2<1.1）。這是它與傳統(tǒng)棒狀Nd:YAG固體激光器的最大區(qū)別，因為傳統(tǒng)棒狀Nd:YAG固體激光器或者具有 高功率，或者具有好的光束質(zhì)量，但不能同時擁有。    

3．功能強大的光學平臺：    

德國ELS公司的 VersaDisk不僅僅是一臺激光器，它實際上是一個功能強大的光學平臺。模塊化的設計為您帶來靈活的配置和強大的擴展性，用戶可以根據(jù)自己的研究工作 選擇最合適的配置，或者選擇一個通用的配置以滿足大多數(shù)常見的應用。VersaDisk腔型結(jié)構(gòu)的自由度非常高，用戶可以只購買一臺激光器而得到紅外（基 頻）、綠光（倍頻）或雙波長（紅外和綠光）同時輸出，也可以在腔內(nèi)插入標準具、布儒斯特窗片、雙折射濾光片來實現(xiàn)單頻、線偏振、波長可調(diào)諧等多項傳統(tǒng)棒狀 固體激光器實現(xiàn)不了的功能。