二极管泵浦激光器原理

一、二极管泵浦固体激光器的原理

二极管泵浦固体激光器是使用半导体电子器件作为泵浦源，将电能转换成光能，从而实现固体激光器的泵浦。在二极管泵浦固体激光器中，激光介质经过泵浦光的照射，处于激发状态，当激发能量达到一定程度时，激光介质能够产生反转粒子，形成激光放大的作用，从而实现激光输出。

二极管泵浦固体激光器的优点在于泵浦效率高、体积小，同时泵浦器件寿命长，可靠性高。而且光束稳定性较好，能够输出高质量的激光光束，被广泛应用于激光加工、医疗等领域。

二、二极管泵浦固体激光器在激光加工中的应用

在激光加工中，二极管泵浦固体激光器通常被用于精确加工、微细加工、光刻、材料加工等领域。例如，在纳米加工领域，利用二极管泵浦固体激光器的高功率和高重复频率进行光刻，能够实现纳米级别的加工，应用广泛。

此外，在塑料焊接、焊接精度要求高的场合，二极管泵浦固体激光器同样能够胜任。由于其波长适中，能够与许多材料产生共振，可以有效地加工金属、玻璃、塑料等材料。

三、二极管泵浦固体激光器在医疗中的应用

单色激光在医疗领域中得到了广泛应用，而二极管泵浦固体激光器由于其波长稳定、光束稳定性好的特点，被广泛应用于医疗行业。

在眼科医疗中，二极管泵浦固体激光器被用于激光角膜修正术、白内障手术、视网膜病变治疗等领域。在皮肤美容中，二极管泵浦固体激光器被用于激光去斑、脱毛等领域。在针灸麻醉中，利用二极管泵浦固体激光器进行激光麻醉，能够有效地减轻病人的痛感。

总之，二极管泵浦固体激光器凭借其高效、可靠、精确的特点，被广泛应用于激光加工、医疗行业等领域，未来有望取得更大的发展。

DPSSL英文全称为Diode Pump Solid State Laser，即二极管泵浦固体激光器，是近年来国际上发展最快，应用较广的新型激光器。该类型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙灯来对激光晶体进行泵浦，从而取得了崭新的发展，被称为第二代的激光器。DPSSL的发展与半导体激光器的发展是密不可分的。1962年，第一只同质结砷化镓半导体激光器问世，1963年，美国人纽曼就首次提出了用半导体做为固体激光器的泵浦源的构想。但在早期，由于二极管的各项性能还很差，作为固体激光器的泵浦源还显得不成熟。

直到1978年量子阱半导体激光器概念的提出，以及八十年代初期MOCVD 技术的使用及应变量子阱激光器的出现，使得LD的发展步上了一个崭新的台阶。在进入九十年代以来，大功率的LD 及LD列阵技术也逐步成熟，从而，大大促进了DPSSL的研究。本文着重以二极管泵浦的固体激光器为主，先简单介绍LD列阵的发展状况，然后结合笔者所接触的各种激光器，从二极管泵浦头的设计出发举例叙述近年来出现的DPSSL 器件的技术特点和发展现状。二极管泵浦的固体激光器(DPSSL)与传统等泵浦激光器的比较具有以下优势： 1.工作时间长。传统的氪灯或氙灯寿命只有几百小时，最长的不超过2000小时。而用于泵浦的二极管激光器寿命高达上万小时，从而大大降低了使用者的维护成本。

2.低功耗。传统的灯泵浦激光器的转换效率大约只有3%左右，泵浦灯的发出的能量大部分转换成了热能，造成了极大的能源浪费。而DPSSL所用的LD发出固定的，被激光晶体吸收的808nm波长的激光，光光转换效率可高达40%以上，大大减少了运行成本。 3.体积小，便于设计小型化。一台DPSSL激光器大约只有传统灯泵浦激光器体积的1/3甚至更小，便于携带。以及光光转换效率高、光束质量好、可靠性强等优点。

激光器泵浦源是激励激光材料发光的外部能量。常见的泵浦源有光泵浦、电泵浦、化学能泵浦、核能泵浦等，其中常见的是光泵浦和点泵浦两种，在光纤激光器、固体激光器、半导体激光器中较为常见。

一、激光器泵浦源的原理

激光器各种泵浦源的工作原理基本相同，即通过注入外部能量来激发激光材料中的粒子，使其捕获能量跃迁到高能级，产生受激辐射效应，在光学谐振腔中发生光放大现象发射出激光。不同激光器泵浦源选择处于经济性和灵活性考虑，像光纤耦合激光二极管因其高灵活性，常被用作光纤激光器和固体激光器的泵浦源。

二、激光器泵浦源的种类

1、激光二极管泵浦光纤激光器：使用激光二极管作为泵浦光源，通过光纤传输激光二极管的激光作为光能量，输入光能量来激发激光材料发射激光。

2、激光二极管泵浦固体激光器：也是使用激光二极管泵浦固体材料，这是一种半导体激光器泵浦源，通过光纤或光学镜片组，将光能量传输到固体激光材料中激发激光发射。

3、半导体激光器：通过电能激励半导体材料产生发生激光，由于体积小，常作为其他大型激光器的光泵浦使用，需要耦合光纤再使用。

三、泵浦源激光器的优缺点

泵浦源激光器具有稳定性好、转换效率高、支持连续工作等优点，但也存在一些不足之处。优点包括：

1、转换效率高：由于输入的初始光功率较高，泵浦源激光器的激光亮度能够很快地达到高水平。

2、稳定性好：由于外部能量引入较为稳定，产生出来的激光功率也稳定可控。

3、支持连续工作：泵浦源激光器支持连续的激光输出，适用于长时间工作的需要。

不足之处包括：

1、需要设计复杂的激光器内部光路。

2、发热量较大，需要较大的散热效率来维持激光的工作。

3、制备成本较高。