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激光二極管泵浦固體激光器(DPSSL)具有高效、長壽命、全固化、熱效應和體積小等優點，因而在光盤技術、激光打印、精密檢測計量、激光探測和激光醫療等領域得到了廣泛的應用。在眾多的DPSSL中，激光二極管(ld)端面泵浦Nd：YAG激光器在工業中起著重要的作用并得到了廣泛的運用，這主要歸因干Nd：YAG晶體具有良好的機械和光學特性，而且端面泵浦具有良好的模式匹配，能獲得基橫模激光輸出。本文通過分析雙折射濾光片選頻原理，采用半波片和偏振分光棱鏡(PBS)共同構成的雙折射濾光片以實現LD泵浦的Nd：YAG固體激光器單縱模運轉。

1激光器工作原理

LD泵浦單頻Nd：YAG激光器是基于“雙折射濾光片”的原理實現選頻。“雙折射濾光片”由按布儒斯特角放置的平板玻璃(簡稱布氏片)和石英晶片組成。如圖1所示。當光波以約57。的布儒斯特角入射，此時電場矢量在平面內的p波反射率為零，即經反射后只有S光。而透射光以P光為主，但也有少量S光。單布氏片的頻率選能力有限，若幾個布儒斯特片組合起來形成類似玻璃堆的結構，當光以57。入射時，反射光只有S光，經多次反射后，幾乎透射光只有P光。偏振分光棱鏡(PBS)就是基于布儒斯特片的原理，相當于一個“玻片堆”。石英晶體是一種雙折射材料，為正單軸晶體。由菲涅爾定律可知，只有當其偏振方向與布儒斯特片的P偏振面重合時損耗才為零。對于光軸與晶面平行的石英晶片來說，當線偏振光通過時會分解為光e．和e，光，位相差5為=2nd(n．一n。，)／／t。。上式中，d為石英晶片的厚度；n，和n。，分別是由不同縱模分解的e．光和e，光在石英晶體中的折射率；為不同縱模在真空中的波長，5是波長(頻率)的函數。不同頻率下的縱模往返經過石英晶片時偏振方向會發生偏轉，引起損耗。當5為的整數倍的光波往返通過石英晶片時，光波的偏振態不變，損耗最小，優先起振；若5不是的整數倍，則偏振態由線偏振變成橢圓偏振，當多次通過石英晶片時，由于損耗而被抑制掉，從而實現選頻，這就是“雙折射濾光片”的選頻原理。

2激光器系統的組成

激光器實驗系統裝置所示，SML(SELFOCMicroLens)為自聚焦微透鏡，Nd：YAG晶體作為激光介質，／2為石英半波片，半波片和偏振分光棱鏡(PBs)構成了本系統中的雙折射濾光片，oc為輸出鏡；PZT為壓電陶瓷，用于微調腔長。由于雙折射濾光片的損耗性選擇，系統中最終只有偏振態與P偏振面重合的單頻1064nm激光輸出。偏振分光棱鏡將腔內少量的P分量振蕩光反射出腔，可以利用這部分反射光來觀察激光的模式。用F—P掃描干涉儀和示波器觀察輸出光的模式，用功率計測量激光功率的大小。該實驗系統中，LD選用海特光電有限責任公司型號為FLMM-0808-76l—1．5w的泵浦光源，中心波長808nm，大功率封裝，SMA一905接口，無制冷，額定輸出功率1．5W。該LD的光學參數是：光譜密度小于1．1nlTl，波長溫度系數為0．3nm／℃；光纖參數是：光纖纖徑為100m，光纖數值孔徑為0．22，光纖長度1m。自聚焦透鏡采用中國科學院西安光機所生產的l／4節距的自聚焦微透鏡，尺寸為：2．6ram×6．5mm，中心折射率為1．65，分布常數為0．125mm-。數值孔徑為0．6，對白光的透過率為91％。激光晶體采用福建物質結構研究所生產Nd：YAG晶體，其后端面鍍有對波長1064nm光波全反(R>99．8％)，對波長808nm光波高透(T>95％)的雙色介質膜，前端面鍍有對波長1064nm光波的增透膜，以減少腔內損耗。主要參數是：尺寸3minx3mmxl0ram，通光方向長度為10ram，摻雜濃度為1．1％，對泵浦光的吸收系數為3．4cm一1。偏振分光棱鏡(PBS)的尺寸為5mmx5mmX5mm(美國CVI公司生產)，波長為1064nm，P光透過率為99．6％，S光反射率為99．95％。／2波片為曲阜師范大學激光研究所生產的1064nm石英半波片，厚度為0．669mm，直徑l0mm。輸出鏡為平凹鏡，材料為K9玻璃，曲率半徑為100mm，平面直徑為l0ram，對1064nm光波的透過率為3．6％。

3激光器的結構

為了提高該系統的穩定性，減少外部干擾，需要對系統結構進行設計集成。為LD泵浦單頻Nd：YAG激光器的結構為：l-LD尾纖；2一LD尾纖及自聚焦透鏡架；3一自聚焦透鏡；4一主殼體；5一Nd：YAG晶體；6一半波片；7一偏振分光棱鏡(PBS)；8-輸出鏡；9一壓電陶瓷；10一塑料墊圈；11一二維鏡片調節架(OM-216)；l2一墊塊(AS一95)；l3一外殼；14-絕緣底板；l5一螺釘；16-散熱片；17一半導體制冷器(TEC)。壓電陶瓷和輸出鏡膠接在一起，通過壓電陶瓷的微小變化來調節輸出鏡。二維鏡片調節架與墊塊(AS一95)連接，一方面可以很方便地安裝到其他調節或者光學平臺上；另一方面可以將鏡片中心高墊高到需要的尺寸。

系統中的半導體制冷器采用天津市精易工貿有限公司生產的型號為TEC一3105，最大電流(A)：5．0A在TH=27℃時，最大溫差(℃)：67℃；最大電壓(V)：3．75V}最大產冷功率(w)：10．5w；尺寸LBH(mm)：20minx20mm×4．0ram。4結語通過對LD泵浦的Nd：YAG固體激光器結構的設計，使其能夠穩定的工作，實現單頻運轉。整個激光器的結構尺寸為130ramX66ramX78mm。