文章

光电理论干货：什么是“低温激光器”

时间：2021-3-12 10:59作者：update 阅读(996) 评论: 5来自: 网络平台

导读：什么是“低温激光器”？其实就是增益介质需要低温工作的激光器。

　　什么是“低温激光器”？其实就是增益介质需要低温工作的激光器。

　　低温工作的激光器的概念并不新颖：历史上第二个激光器就是低温的。最开始采用这一概念就是很难实现室温工作，对于低温工作研究的热情是从1990s高功率激光器和放大器发展开始的。

　　在高功率激光光源中，热效应，例如去极化损耗，热透镜或者激光晶体的弯曲都会影响光源的性能。通过低温冷却，可以有效抑制很多有害的热效应，即需要将增益介质冷却到77K甚至4K。冷却效应主要包括：

　　增益介质的特传导性极大的被抑制，主要是因为绳子的平均自由程增加了。因此，温度梯度急剧降低。例如，当温度从300K降低到77K时，YAG晶体的热导率增加了7倍。

　　热扩散系数也急剧减小。这与温度梯度的减少一起会导致热透镜效应减小，因此应力破裂的可能性降低。

　　热光系数也减小，进一步减小热透镜效应。

　　稀土离子的吸收截面增大，主要是由于热效应引起的展宽降低。因此，饱和功率降低，激光增益增加。因此，阈值泵浦功率降低，在Q开关工作时鞥能得到更短的脉冲。通过提高输出耦合器的透射率，斜率效率可以提高，因此寄生谐振腔损耗影响变得不太重要。

　　准三能级增益介质总低能级的粒子数降低，因此降低阈值泵浦功率，功率效率提高。例如，产生1030nm光的Yb:YAG可以看做是室温下的准三能级系统，但是在77K为四能级系统。Er：YAG也是相同的情况。

　　根据增益介质的不同，有些淬灭过程的强度会降低。

　　结合以上因素，低温工作可以极大的提高激光器的性能。特别是低温冷却激光器可以得到非常高的输出功率，而不会产生热效应，即可以得到很好的光束质量。

　　需要考虑的一个问题是，在低温冷却激光晶体中，辐射光和吸收光的带宽会减小，因此波长调谐范围变窄，对泵浦激光器的线宽和波长稳定性要求更加严格。但是，这一效应通常很少发生。

　　低温冷却通常采用的是冷却剂，例如液氮或者液氦，理想情况下，制冷剂在贴着激光晶体的管道中循环。冷却剂会及时的补充或者在闭环中循环利用。为了避免凝固，通常需要将激光晶体放在真空室中。

　　激光晶体在低温工作的概念也可以应用于放大器。可以采用钛蓝宝石制作正反馈放大器，平均输出功率在几十瓦。

　　尽管低温冷却装置会使激光系统变得复杂，更加常见的冷却系统通常也不太简单，并且低温冷却的效率允许降低一定的复杂性。

免责声明：编写或转载此文是为了传递更多的信息，为光电行业尽一些绵薄之力。若文字或图片侵犯了您的合法权益或有不当之处，请作者在20个工作日之内与我们联系，我们将协调给予处理。

联系邮箱：lm@focaloptics.com，欢迎相关行业朋友与我们约稿。谢谢。

上一篇：激光设备使用经验：光纤激光切割机开机关机有讲究！下一篇：光学理论：激光辐射的偏振

你可能感兴趣的：


热搜: 防雾膜棒料红外反射膜光电二极管镀膜机反射膜光谱仪光电探头真空镀银滤光片光器件应用光学 zemax激光远心镜头 sio2 增透膜离子源栅网 zemax 论文高反膜半反半透膜