半導體泵浦固體激光器

該類型的激光器利用輸出固定波長的半導體激光器代替了傳統的氪燈或氙燈來對激光晶體進行泵浦，從而取得了嶄新的發展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長壽命、光束質量高、穩定性好、結構緊湊小型化的第二代新型固體激光器，已在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環境科學，醫療器械，光學圖象處理，激光打印機等高科技領域有着獨具特色的應用前景。

半導體泵浦固體激光器的發展與半導體激光器的發展是密不可分的。1962年，第一隻同質結砷化鎵半導體激光器問世，1963年，美國人紐曼就首次提出了用半導體做為固體激光器的泵浦源的構想。但在早期，由於二極管的各項性能還很差，作為固體激光器的泵浦源還顯得不成熟。直到1978年量子阱半導體激光器概念的提出，以及八十年代初期MOCVD 技術的使用及應變量子阱激光器的出現，使得半導體泵浦固體激光器的發展步上了一個嶄新的台階。在進入九十年代以來，大功率的半導體泵浦固體激光器及半導體泵浦固體激光器列陣技術也逐步成熟，從而，大大促進了半導體泵浦固體激光器的研究。

國內半導體泵浦固體激光器市場化水平已經達到數百瓦，實驗室水平已經達到千瓦級。在應用上，大功率半導體泵浦固體激光器以材料加工為主，包括了常規的激光加工：主要是材料加工，如激光標記、激光焊接、激光切割和打孔等，結構緊湊、性能良好、工作可靠的大功率半導體泵浦固體激光打標機產品系列已經在國內得到了規模應用，在國外，千瓦級的半導體泵浦固體激光器已有產品，德國、美國汽車焊接就已經用到了千瓦級半導體泵浦固體激光焊劑機，在原理和技術方案上半導體泵浦固體激光器定標到萬瓦都是可行的，主要受限於成本和市場需求的限制。二倍頻半導體泵浦固體激光器在微電子行業、三倍頻半導體泵浦固體激光器在激光快速成型領域都得到了廣泛應用。

除材料加工外，大功率半導體泵浦固體激光器還可以用於同位素分離（二倍頻、綠光）、激光核聚變、科學研究、醫療、檢測、分析、通訊、投影顯示以及軍事國防等領域，具有極其重要的應用價值。

半導體泵浦固體激光器的種類很多，可以是連續的、脈衝的、調Q的，以及加倍頻混頻等非線性轉換的。工作物質的形狀有圓柱和板條狀的。而泵浦的耦合方式可分為端面泵浦和側面泵浦，其中端面泵浦又可分為直接端面泵浦和光纖耦合端面泵浦兩種結構。

1、端面泵浦固體激光器

端面泵浦方式最大的優點就是容易獲得好的光束質量，可以實現高亮度的固體激光器。端面泵浦的效率較高。這是因為,在泵浦激光模式不太差的情況下，泵浦光都能由會聚光學系統耦合到工作物質中，耦合損失較少；另一方面，泵浦光也有一定的模式，而產生的振盪光的模式與泵浦光模式有密切關係，匹配的效果好，因此，工作物質對泵浦光的利用率也相對高一些。

正是由於端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波長匹配的優點在國際上發展極為迅速，已成為激光學科的重點發展方向之一。它在激光打標、激光微加工、激光印刷、激光顯示技術、激光醫學和科研等領域都有廣泛的用途，具有很大的市場潛力。

2、側面泵浦固體激光器

側面泵浦（Side Pump）固態激光器激光頭是由三個二極管泵浦模塊圍成一圈組成泵浦源，每個泵浦模塊又由3個帶微透鏡的二極管線陣組成。每個線陣的輸出功率平均為20W輸出波長為808nm。該裝置採用玻璃管巧妙地設計了泵浦腔和製冷通道。玻璃管的表面大部分鍍有808nm的高反膜，剩餘的部分呈120°鍍有三條808nm增透膜，這樣便形成了一個泵浦腔。半導體泵浦源發出的光經過三對光束整形透鏡會聚到這三條鍍增透膜的狹長區域內，然後透過玻璃管的管壁，被晶體吸收。由於玻璃管大部分區域鍍有高反膜，使得泵浦光進入泵浦腔以後，便在其中來回的反射，直至被晶體充分地吸收，而且在晶體的橫截面上形成了均勻的增益分佈。

同時玻璃管還能用於製冷，高速通過的冷卻水將產生的熱量迅速帶走。晶體採用的是一根複合結構的Nd:YAG棒，有效尺寸為j3*63mm，摻雜濃度為1.5at.%.當泵浦光功率為180W時，得到了72W的激光輸出。光光轉換效率高達40%。

1、低功耗：傳統的燈泵浦激光器的轉換效率大約只有3%左右，泵浦燈的發出的能量大部分轉換成了熱能，造成了極大的能源浪費。而半導體泵浦固體激光器所用的二極管發出固定的，被激光晶體吸收的808nm波長的激光，光光轉換效率可高達40%以上，大大減少了運行成本。

2、性能可靠、壽命長：激光二極管的壽命大大長於閃光燈，達15000小時以上，閃光燈的壽命只有300—1000小時。激光半導體的泵浦能量穩定性好，比閃光燈泵浦優一個能量級，性能可靠，可製成全固化器件。運行壽命長，成為至今為止無需維護的激光器，尤其適用於大規模生產線。

3、輸出光束質量好：由於半導體泵浦激光的高轉換效率，減少了激光工作物質的熱透鏡效應，大大改善了激光器的輸出光束質量，激光光束質量已接近理論極限。

1、採用半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高、光束質量好。

2、採用全數字化激光標記和獨特的激光選模及深雕技術，確保了設備具有極高的穩定性、精確性和友好的操作性。並可選配自動測焦和調焦系統，滿足多樣化打標需求。

3、周到的防護設計：缺水保護，激光諧振腔光路和激光腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長出光裝置。

4、多樣的外圍裝置設計：自動上、下料系統，旋轉標記轉枱，排風除塵系統，激光防護罩及燈光警示裝置。

5、光路預覽功能，焦點指示功能：在激光的光軸上疊加了可見紅光，用於指示激光束的位置，實現對打標範圍的預覽。增加了指示對焦紅光，直觀方便的實現了對焦功能。

典型波長：635 nm，650 nm，660 nm，670 nm，690 nm，780 nm，830 nm，860 nm，915 nm，940 nm及1064 nm，1310 nm，1480 nm，808 nm,532 nm. 在工業激光設備中應用最多的波長的半導體激光器是。1064 nm,532 nm,808 nm等波長段的。