新概念表面高能固体激光器研究进展

【作者】 欧群飞； 陈世伟； 钟鸣；

【机构】 西南技术物理研究所；

【摘要】 激光系统的热效应是限制固体激光器向高平均功率高光束质量输出的一个严重的障碍。人们为了获得100KW 级固体激光输出,采用了各种各样的技术途径。如采用 kJ 级灯泵钕玻璃激光器多模块叠加的方法来提高平均输出功率；美国 LLNL 采用热容激光器专利技术,将激光器的工作过程与冷却过程从时间上分开进行,并且用两块激光介质交替工作的方法来延长工作时间,获得67KW 激光输出；美国诺斯格鲁曼公司采用板条激光器 MOPA 结构和自适应光学相干合成技术,于2004年获得27KW 连续工作300s 激光输出,2007年已能慢速生产100kW 激光器件；美国另一公司则利用 Yb：YAG 板条 MOPA 结构,计划用热致四波混频技术获得100KW；而光纤激光器的合束也被认为是很有前途获得100KW 级输出的技术途径。以上这些技术途径,要么结构复杂,体系庞大,要么在获得100KW 的过程中必须采用自适应光学技术,如变形镜,非线性四波混频技术等,且大部分都不能连续工作,即由于热效应得影响,激光器工作一段时间后, 必须停下来进行热恢复。近年来,Fork 等人提出了“表面高能激光器”概念,试图采用新颖的热管理技术,使激光器系统内热流方向与激光传播方向一致,直接采用单个固体激光振荡器,期望获得 MW 级连续基模输出。本文阐述“表面高能激光器(SHEL)”的基本原理和实现途径,并设计了一个类似于表面高能激光器的周期键合棒状激光器, 可望获得大能量激光输出。更多还原