高亮度光纤耦合泵浦激光器的发展.doc

高亮度光纤耦合泵浦激光器的发展摘要:文章将就 nlight 公司不断发展的高亮度激光二极管模块作一个报告。这些模块以 nlight 公司 PearlTM 产品平台为基础, 在输出功率、亮度、波长稳定、波长性能方面显示突出优势。该系统基于十四个单管激光器,采用空间光聚焦方式将激光耦合到光纤芯径为 105 μm ,数值孔径 NA 小于 4 的光纤。我们目前实现了超过 100W 的光功率在波长为 9xx nm 的二极管亮度超过了 20MW/cm2-str, 运行效率大约 50% 。另外结果也显示了超过 70W 的光耦合在 8xx nm 。也展示了在波长 14xx nm 和更长的波长有卓越的纪录的光纤耦合技术,其中功率超过 15W , -mrad 的光束质量。这些高亮度,高效率,高波长稳定性的成果显示了下一代固体激光和光纤激光器所需的泵浦技术。关键词:光纤耦合二极管激光器、高亮度。 1. 介绍高亮度光纤耦合二极管激光器打开了二极管激光器在工业和泵浦应用上新的应用领域。 nLIGHT 公司已展示了具有优越亮度的设备应用在各种工业和泵浦应用中。在 Photonics West 2009 展会上 nLIGHT 公司介绍了高亮度光纤耦合激光器二极管模块,展示了超过 100W 光功率耦合进 105 μm, NA 的光纤, 相对应的亮度超过 20 MW/cm2-str1 。本文着重介绍了这项技术的应用在泵浦模块从 79x 到 15xx nm 。一如往常,这些设备都是基于 nLIGHT 公司高功率大面积单管结构的专利, 即自由空间组合的一个简洁和廉价的方法 2。这种方法保留了激光二极管的功率和高亮度,造就具有最佳亮度和效率的设备。 2. 高亮度泵浦激光器应用对高亮度的激光模块结构发展的几点注意事项。首先, 平台和工具必须与波长无关, 使其适用于整个频谱激光二极管。其次, 光设计的效率应尽可能高。最后, 激光二极管模块的可靠性, 必须充分被评估和验证。 nLIGHT 公司的高亮度激光二极管模块最初是为泵浦光纤激光器而研制。更高亮度泵浦源能够使更高功率的光纤激光器通过其性能空间地耦合更大数量的泵浦和更有效的将它们耦合到光纤中。脉冲光纤激光器也需要高亮度泵浦模块, 以减少有源光纤长度和相应光纤的非线性。在脉冲光纤激光器设法处理好非线性以使激光器脉冲长度更短和峰值功率更高。过去几年我们致力于解决泵浦应用包括以下几点: .Tm-doped 光纤激光器波长为 795nm -doped 光纤激光器波长为 1532nm -doped 光纤激光器波长稳定装置 976nm 的泵浦应用. 窄光谱线的 YAG (885 nm), Er:YAG (1532 nm), 和 Ho:YAG (1910 nm) 的固态激光器的泵浦应用。除泵浦应用外, 高亮度的激光二极管模块可供选择的应用还有消费, 材料加工, 医疗领域等。在材料加工领域的目标是用直接二极管激光器来代替灯泵固态激光器, 对于直接二极管激光系统相应效率大约从 2 %(灯泵浦装置)提高到超过 40% 。图 1 显示了半导体直接激光二极管的应用范围,从 79 x 为 19XXnm 。泵浦激光光纤耦合的电光转换工作效率直接二极管激光器模块具有显著效率, 其效率大于 50% 在对于波长从 7