由于固體激光工作物質(zhì)是絕緣晶體,所以一般都采用光泵浦激勵(lì)。目前的泵浦光源多為工作于弧光放電狀態(tài)的惰性氣體放電燈。
泵浦光源應(yīng)當(dāng)滿足兩個(gè)基本條件:①有很高的發(fā)光效率;②輻射光的光譜特性應(yīng)與激光工作物質(zhì)的吸收光譜相匹配。氪燈在低電流密度放電時(shí)的輻射光譜特性,與YAG的主要泵浦吸收帶相近。因此,連續(xù)和小能量(<10焦耳=脈沖YAG激光器多采用氪燈泵浦,其效率較高。脈沖氙燈在高放電電流密度的情況下,輻射為連續(xù)譜,且光譜分量向短波長移動(dòng),有利于紅寶石的吸收。故對于紅寶石激光器,以及大中功率釹玻璃、YAG脈沖激光器,多采用高效脈沖氙燈泵浦.
圖1橢圓柱聚光腔
由于常用的泵浦燈在空間的輻射都是全方位的,而固體工作物質(zhì)一般都加工成圓柱棒形狀,所以為了將泵浦燈發(fā)出的光能完全聚到工作物質(zhì)上,必須采用聚光腔。圖(5—6)所示的橢圓柱聚光腔是小型固體激光器中最常采用的聚光腔,它的內(nèi)表面被拋光成鏡面,其橫截面是一個(gè)橢圓。按幾何光學(xué)成像原理,從橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)發(fā)出的所有光線,經(jīng)橢圓反射后,都將聚到另一個(gè)焦點(diǎn)上。所以,如果將直管燈和激光棒分別置于橢圓柱聚光腔的兩條焦線上,即可得到較好的聚光效果。
固體激光器在工作時(shí),泵浦光譜中僅有少部分與工作物質(zhì)吸收帶相匹配的光能是有用的,其它大部分光譜能量被基質(zhì)材料吸收轉(zhuǎn)化為熱量,導(dǎo)致器件的溫度升高,在激光棒內(nèi)產(chǎn)生不均勻的溫度(梯度)分布。這些無功熱損耗產(chǎn)生的熱效應(yīng),對于固體激光器、特別是連續(xù)和高重復(fù)率固體激光器來說,是一個(gè)嚴(yán)重的問題,它將直接影響工作物質(zhì)的特性,導(dǎo)致激光器性能變差,甚至?xí)a(chǎn)生“溫度猝滅”。所以,固體激光器的泵浦系統(tǒng)還要冷卻和濾光。常用的冷卻方式有液體冷卻、氣體冷卻和傳導(dǎo)冷卻等,其中以液冷最為普遍。
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