【正文】 ogies that require high power, high brightness laser beam under a wide range of applications, pared with other synthesis technologies, thistechnology with simplicity, stability and expansion, this technology has been introduced. Development of solid state laser direction: to high power, high beam quality of highpower device development, and strategic application of high power solid state lasers will be strengthened so as to develop more new technologies. The subject emphasis is placed on the design of high power solid state laser status, as well as research on key technologies of. Work is mainly through the information and their detailed understanding of the different types of research on high power solid state lasers and related technologies. Key words： high power solid state laser laser technology coherent bination III 目 錄 摘要 高功率 固體 激光器獲得了飛速發(fā)展，特別在輸出功率和光束質(zhì)量方面。而且，抽運(yùn)光要經(jīng)過隔離冷卻液的管道和冷卻液才能到到達(dá)晶體棒，其中冷卻管道的內(nèi)外表面和晶體棒表面的對抽運(yùn)光的反射，冷卻液對抽運(yùn)光的吸收都會影響抽運(yùn)效率，因此側(cè)面抽運(yùn)的光光轉(zhuǎn)換效率普遍比 端面抽運(yùn)要低，一般為 40％左右。此外，還可將板條切割成其他形狀，采用更靈巧的方式來抽運(yùn)。薄片激光器通過設(shè)計可實現(xiàn)端面多通抽運(yùn)、側(cè)面抽運(yùn)以及混合抽運(yùn)。 雙包層光纖激光器的諧振腔主要有兩種方式，一是利用雙色 鏡作為腔鏡，與傳統(tǒng)的固體激光器類似，實現(xiàn)起來比較容易，但無法實現(xiàn)全光封裝，可靠性稍差，且不利于光纖激光器的實用化和產(chǎn)品化。因此，高功率新相干合成技術(shù)的理論、實驗都有待突破。由于固體激光工作介質(zhì)抗壓遠(yuǎn)大于抗拉，因此，熱容模式工作時，工作介質(zhì)可承受比通常工作模式高幾倍的平均功率而不致因熱應(yīng)力造成破壞。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，可以利用高功率高亮度激光束進(jìn)行切割、焊接、鉆探和給這種物品打標(biāo)，而且隨著激光束功率和亮度的增高，回事處理速度加快，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。 13 3 高功率 固體 激光器的應(yīng)用 高功率 固體 激光器在激光加工領(lǐng)域的 應(yīng)用主要有激光切割、焊接、表面處理和快速成型等。 14 結(jié) 論 高功率 固體 激光器經(jīng)過幾十年的發(fā) 展，人們在抽運(yùn)方式、工作介質(zhì)、光路設(shè)計、工作模式、光束質(zhì)量控制等方面不斷創(chuàng)新，使激光器成功實現(xiàn)了高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。 李 老師一絲不茍的作風(fēng)， 是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 ，感謝 李 老師對我的關(guān)心和照顧 , 在此表示最誠摯的謝意。 （ 4）光纖激光器中端面抽運(yùn)技術(shù)有輸出功率有限，不容易擴(kuò)展的缺點(diǎn)；側(cè)面抽運(yùn)技術(shù)的功率雖然容易擴(kuò)展， 但工藝非常復(fù)雜，目前國際上采用側(cè)面抽運(yùn)的技術(shù)不多。如采用激光加工技術(shù)則能大幅度提高制造精度、加工強(qiáng)度和生產(chǎn)效率。同時還分出一路作為參考光，光路上設(shè)置 移頻器。近年來，為了獲得更高平均功率的激光輸出，激光相干合成技術(shù)逐漸成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。通常工作時抽運(yùn)和冷卻是同時進(jìn)行的，工作介質(zhì)表面的溫度比內(nèi)部的低，表面受到拉應(yīng)力。但相干功率合成在有的應(yīng)用場合更是迫切需要的。抽運(yùn)光在內(nèi)包層傳輸時，以全反射方式反 復(fù)穿越纖芯，被纖芯內(nèi)的稀土離子吸收，從而產(chǎn)生單模激光，并具有很高的轉(zhuǎn)換效率，如摻鐿光纖的光一光轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 80％以上 【 9】 。 薄片激光器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是激光介質(zhì)具有大的口 徑和厚度比 ，采用面抽運(yùn)、面冷卻，通過精密光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計使光纖耦合輸出的抽運(yùn)光在晶體薄片中多次通過，增加對其吸收。 板條激光晶體由于具有三組對稱面，因此有面抽運(yùn)、邊抽運(yùn)和端面抽運(yùn)三種抽運(yùn)方式。 盡管高功率 固體 激光器大多采用側(cè)面抽運(yùn)，但是端面抽運(yùn)帶來的高光束質(zhì)量及高效率等優(yōu)勢，一直是科學(xué)家們不斷追求的目標(biāo)，為了獲得高功率輸出，科學(xué)家們提出了許多極富創(chuàng)造力的新思想和新方案 [2]。近年來，隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的日臻完善和 半導(dǎo)體激光器件性能的大幅增長，高功率 固體 激光器獲得了飛速發(fā)展，特別在輸出功率和光束質(zhì)量方面，美國已報道實現(xiàn) 了光束質(zhì)量小于 2倍衍射極限的萬瓦激光輸出，并計劃進(jìn)一步提高其功率至 105W，用于機(jī)載戰(zhàn)術(shù)激光武器。 固體 激光器的發(fā)展方向大體為：大功率器件將向高功率 、 高光束質(zhì)量發(fā)展，而戰(zhàn)略性應(yīng)用的高能 固體 激光器將得到特別加強(qiáng)從而開發(fā)出更多新技術(shù) 。 10 激光相干合成技術(shù) 高 功率 固體 激光器是應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)加工的新一代激光光源。不過由于側(cè)面抽運(yùn)很容易將高功率泵光注入到晶體棒中，因此較容易獲得高功率輸出，而且通過改進(jìn)設(shè)計，也能 3 獲得百瓦以上的近衍射極限的基模輸出。板條激光器的厚度或?qū)挾扰c抽運(yùn)吸收長度相匹配，一般通過鋸齒字形光路以補(bǔ)償厚度方向上的熱畸變。端面抽運(yùn)的結(jié)構(gòu)，將薄片增益介質(zhì)采用某種方式焊接在微通道冷卻的熱沉上，這個過程應(yīng)設(shè)法避免薄片介質(zhì)在焊接過程中引入的應(yīng)力。另一種方式是采用光纖光柵作為諧振腔鏡，光纖光柵具有非常好的波長選擇特性，損耗低，并且可以和光纖熔接在一起，使抽運(yùn)光耦合變得比容易而且效率很高，整體的可靠性提高很多，易于實現(xiàn)全光結(jié)構(gòu)，利于實用化和產(chǎn)品化。如果高功率光纖激光器相干合成技術(shù)能進(jìn)入實用，將構(gòu)成新一代超高平均功率激光器，特別是建成 “相控陣”激光器，其意義將是不可估量的 。由于間歇時間致冷，可以采用自然風(fēng)冷，整體結(jié)構(gòu)減小，適合某些軍用場合。 激光束 的相干合成是一種通過對多束波長相同的激光進(jìn)行精密的相位控制，使 12 它們的輸出相位保持一致，實現(xiàn)多束激光的相干疊加的技術(shù)。激光加工不僅極大地提高了工效和質(zhì)量，而且有些加工工藝非激光莫屬。其中，千瓦級的激光器已經(jīng)大量被用于工業(yè)加工，在材料處理、激光打標(biāo)、激光焊接等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用背景。 其次還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，是你們帶領(lǐng)我邁入信息知識的大門；同時也感謝身邊同學(xué)和朋友們，四年的友誼是我人生的一筆財富，謝謝你們在學(xué)習(xí)和生活上對我的關(guān)心和幫助；還要感謝默默幫助過我的人，正是因為有了你們的支持和鼓勵，我的畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 （ 3）薄片激光器的 不足之處在于：光學(xué)設(shè)計非常復(fù)雜，元器件多，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性；高功率抽運(yùn)時要求在很小的面積 (內(nèi)將千瓦級的熱帶走，其散熱系統(tǒng)設(shè)計十分困難。同時，為了