高冲程薄片激光器抽运结构的设计

王晓丹，田立君，涂 胜，王志海，李慧剑，李 彬，贺也洹，叶大华

(西南技术物理研究所，成都 610041)

引 言

薄片激光器[1]是一种具有高功率、高脉冲储能、高转换效率和高光束质量的全固态二极管抽运激光器。它与传统的固体激光器一样也是由抽运源、激光增益介质和耦合光腔组成，不同的是薄片激光器晶体的后向焊接耦合在热沉的前侧[2]，并且输出激光沿着晶体的径向，因此薄片晶体的背面则同时充当着抽运、激光输出波长的高反射面和晶体冷却的前表面。由于薄片激光器的晶体的厚度非常薄，其典型的厚度为0.1mm～0.5mm[3]，因此激光晶体的热梯度分布可以近似地看成为1维的情形[4]，所以晶体热效应所引起的光学畸变就会变小，从而提高了输出光的转换效率和光束质量。虽然薄的薄片晶体可以减小晶体的热效应，但是薄的晶体却限制了对抽运光的吸收，因此会严重降低输出光相对抽运光的转换效率[5-7]，而且对于高能薄片激光器来说，为了实现高功率的激光输出，同时减小晶体表面的热梯度，则需要大的抽运光斑和更薄的激光晶体，而大的光斑则需要大体积的抽运结构来与之相匹配。但是，大体积的抽运结构则无疑增加了实验的成本和加工工艺的精度，而更薄的激光晶体则更加限制了抽运光的吸收。

目前，国外以德国斯图加特大学和Trump公司为主，德国Trump公司6冲程、24冲程、48冲程的多冲程转折抽运吸收结构以成对的互补棱镜来折返抽运光并让其多次经过聚集透镜聚焦到晶体上，从而实现不同冲程的吸收[8]。……