首页 > 论文 > 中国激光 > 42卷 > 1期(pp:102009--1)

端面抽运双包层Nd:YAG平面波导激光放大器设计

Design of End-Pumped Double Cladding Nd:YAG Planar Waveguide Laser Amplifier

  • 摘要
  • 论文信息
  • 参考文献
  • 被引情况
  • PDF全文
分享:

摘要

设计了一种高效率、结构紧凑的高功率激光放大器。采用解析方法分析了对称结构Nd:YAG 双包层平面波导增益介质的内部热应力,获得了其可承受的最大抽运光强。针对不同厚度的内包层结构,采用TracePro软件模拟分析得到了最佳的抽运源结构和耦合系统。为了便于进行激光模式控制,掺杂区厚度取为100 μm。内包层和外包层分别为纯YAG和蓝宝石,整个波导尺寸为60 mm×10 mm×2 mm。半导体激光器阵列输出的抽运光从波导的两个端面进入,两个大面和铜热沉焊接来获得良好的散热条件。种子光从一个端面注入,单通放大输出。通过模拟计算,在3384 W的抽运功率下,进入波导芯层的种子光功率为0.1 W,放大输出功率可以到达1322 W,光光效率约为39%。

Abstract

A high power laser amplifier with high efficiency and compactness is designed. The thermal stress of symmetrical double cladding planar waveguide with Nd:YAG as its core is analyzed theoretically, and the maximum pump light intensity is also obtained. For different inner cladding thicknesses, the optimized pump sources and coupling system are achieved with the simulation of the TracePro software. In order to control the laser mode effectively, the 100 μm thickness of the core is set. The inner cladding and outer cladding are pure YAG and sapphire, respectively, with the waveguide of the dimension of 60 mm×10 mm×2 mm. The pump light from the laser diode array is coupled into the waveguide from two ends, two surfaces of the outer cladding are welded with two copper heat sinks for heat transfer. The seed light is coupled into the waveguide from one end and amplified for single pass. By theoretical calculation, the output of 1322 W can be obtained when the pump power is 3384 W and the seeder power into the waveguide is 0.1 W, with the optical-optical efficiency of 39%.

Newport宣传-MKS新实验室计划
补充资料

中图分类号:T248.1

DOI:10.3788/cjl201542.0102009

所属栏目:激光物理

责任编辑:张雁  信息反馈

收稿日期:2014-07-15

修改稿日期:2014-08-19

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

王君涛:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
王小军:北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
周唐建:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
汪丹:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
童立新:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
胡浩:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
高清松:中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900

联系人作者:王君涛(wjt_caep@126.com)

备注:王君涛(1984-),男,博士,助理研究员,主要从事二极管抽运固体激光器技术方面的研究。

【1】W Koechner. Solid-State Laser Enginering[M]. Sun Wen Transl.. Beijing: Science Press, 2002. 357-397.
克希耐尔. 固体激光工程[M]. 孙文译. 北京: 科学出版社, 2002. 357-397.

【2】Reed M, Kuhn K, Byer R L, et al.. Static gas conduction cooled slab geometry Nd:Glass laser[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1985, 21(5): 412-414.

【3】Yin Liang, Ma Xiuhua, Lu Tingting, et al.. Conductively-cooled and bounce-pumped all-solid-state double-stage slab laser amplifier[J]. Chinese J Laser, 2010, 37(9): 2340-2345.
尹亮, 马秀华, 陆婷婷, 等. 传导冷却反弹抽运结构的板条激光放大器[J]. 中国激光, 2010, 37(9): 2340-2345.

【4】C Stewen, K Contag, M Larionov, et al.. A 1-kW CW thin disc laser[J]. IEEE Journal Selected Topics in Quantum Electron, 2000, 6(4): 650-657.

【5】Cai Zhen, Wang Xiaojun, Jiang Jianfeng, et al.. Study of uniform pumping ang uniform cooling on thin disk laser[J]. Chinese J Laser, 2010, 37(10): 2437-2440.
蔡震, 王小军, 蒋建锋, 等. 薄片激光器均匀抽运及均匀冷却技术研究[J]. 中国激光, 2010, 37(10): 2437-2440.

【6】E Snitzer. Optical maser action of Nd3+ in a Barium crown glass[J]. Phys Rev Lett, 1961, 7(12): 444-446.

【7】E Snitzer, H Po, F Hakima, et al.. Double-clad, offset core Nd fiber laer[J]. Proc. Conf. Optical Fiber Sensors, 1988. PD5.

【8】Dai Shoujun, He Bing, Zhou Jun, et al.. Cooling technology of high-power and high-power fiber laser amplifier[J]. Chinese J Laser, 2013, 40(5): 0502003.
代守军, 何兵, 周军, 等. 高功率散热技术及高功率光纤激光放大器[J]. 中国激光, 2013, 40(5): 0502003.

【9】J P van der Ziel, W A Bonner, L Kopf, et al.. Laser oscillation from Ho and Nd ions in epitaxially grown thin aluminum garnet films [J]. Appl Phys Lett, 1973, 22(12): 656-657.

【10】P J Chandler, S J Field, D C Hanna, et al.. Ion-implanted Nd:YAG planar waveguide laser[J]. Electron Lett, 1989, 25(15): 985-986.

【11】Yang Tianxin, Yu Chao, Li Shuqing, et al.. Thermal stress analysis of double-cladding planar waveguide lasers[J]. Chinese J Laser, 2010, 37(1): 26-29.
杨天新, 于超, 李树青, 等. 双包层平面波导激光器中热应力的分析[J]. 中国激光, 2010, 37(1): 26-29.

【12】C Brown, C Bonner, T Warburton, et al.. Thermally bonded planar waveguide lasers[J]. Appl Phys Lett, 1997, 71(9): 1139-1141.

【13】M Jelinek. Functional planar thin film optical waveguide lasers[J]. Laser Phys Lett, 2012, 9(2): 91-99.

【14】Filgas D, Rockwell D, Spariosa K. Next generation lasers for advanced EO systems[J]. Raytheon Technology Today, 2008, 1: 9-13.

【15】I Thomson, H Baker, K Wlodarczyk, et al.. 400 W Yb:YAG planar waveguide laser using novel unstable resonators[C]. SPIE, 2010, 7578: 75780K

【16】L Xiao, X Cheng, J Xu. High-power Nd:YAG planar waveguide laser with YAG and Al2O3 claddings[J]. Opt Commum, 2008, 281(14): 3781-3785.

【17】H X Kang, H Zhang, P Yan, et al.. An end-pumped Nd:YAG planar waveguide laser with an optical to optical conversion efficiency of 58%[J]. Laser Phys Lett, 2008, 5(12): 879-881.

【18】Takeuchi Hiroichiro. Thermal Strees[M]. Guo Yanwei, Li Anding Transl. Beijing: Science Press, 1977. 18-19.
竹内洋一郎.热应力[M].郭延玮, 李安定译. 北京: 科学出版社, 1977. 18-19.

引用该论文

Wang Juntao,Wang Xiaojun,Zhou Tangjian,Wang Dan,Tong Lixin,Hu Hao,Gao Qingsong. Design of End-Pumped Double Cladding Nd:YAG Planar Waveguide Laser Amplifier[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(1): 0102009

王君涛,王小军,周唐建,汪丹,童立新,胡浩,高清松. 端面抽运双包层Nd:YAG平面波导激光放大器设计[J]. 中国激光, 2015, 42(1): 0102009

被引情况

【1】吴晓鸣,李辛,王一坚,焦宏飞. 大尺寸1064 nm 波段HfO2/SiO2高损伤阈值. 激光与光电子学进展, 2016, 53(4): 42302--1

【2】耿鹰鸽,李隆,潘晓瑞,傅依柳. 脉冲LD端面抽运变热导率方片Yb:YAG晶体温度场. 激光与光电子学进展, 2016, 53(8): 81401--1

【3】吴振海,徐浏,王君涛,汪丹,周唐建,胡浩. 端抽运Nd∶YAG板条激光器的退偏特性及偏振控制. 光学学报, 2017, 37(1): 114001--1

【4】陈月健,姜豪,王君涛,周唐建,童立新,吴振海,徐浏,汪丹,高清松. 高功率高效率平面波导激光振荡器实验研究. 中国激光, 2017, 44(4): 401001--1

您的浏览器不支持PDF插件,请使用最新的(Chrome/Fire Fox等)浏览器.或者您还可以点击此处下载该论文PDF