LED侧面泵浦调Q绿光激光器研究.pdf

摘要

固体激光技术的发展与应用，不仅极大的促进了学术进步，而且被广泛应用在人们的日

常生活和农业、医学、军事等领域中，至今仍具有无法替代的作用。固体激光器的泵浦源先

后经历了闪光灯、发光二极管（LED）到激光二极管（LD）的变迁，其中LED发射光谱范围

通常为20~60nm，相对LD较宽，但比闪光灯窄得多，通常能够覆盖激光材料中的多个吸收

峰。随着近年来LED的低成本、小型化以及功率的大幅度提升，这种来自LED的适度宽带

泵浦有望成为一种商用低成本激光器的选择，具备寿命长、系统结构简单、工作稳定、转换

效率高等特点。

本文主要研究以LED作为泵浦源的全固态绿光激光器的输出特性，通过侧面泵浦的方式

分别搭建以Nd:YAG和Nd:YLF晶体为增益介质的全固态激光器，具体内容如下：

1、介绍LED侧面泵浦全固态绿光激光器的理论基础，主要包含调Q原理与技术、实验

器材的选择和基本参数以及LED的发光特性。

2、对比LED泵浦不同掺杂浓度Nd:YAG激光器的1064nm基频光输出特性，挑选1064nm

基频光最佳实验方案。最后在100Hz重复频率下，实现10.3W最大平均功率输出，最大单脉

冲能量超过100mJ，对应最高25.4%的光-光转化效率和31.3%的斜率效率。

3、在1064nm基频光最大功率输出模块的基础上搭建声光调Q倍频模块，通过优化KTP

晶体的入射角以满足非临界相位匹配条件，在10kHz的重复频率下产生3.8W平均功率的

532nm绿光，对应于最高45.5%的倍频转换效率。

4、搭建Nd3+掺杂浓度1.0at.%的Nd:YLF激光器系统。选择合适的腔镜参数并缩短腔长

验证LED泵浦Nd:YLF连续激光器的可行性。其次通过微调腔内双折射滤波片的角度，实现

LED泵浦Nd:YLF固体激光器1047/1053nm双波长输出。最后重点研究了1047nm激光器的

输出特性并实现倍频523nm绿光的输出。

关键词:发光二极管，侧面泵浦，高功率，声光调Q，绿光

Abstract

Thedevelopmentandapplicationofsolid-statelasertechnologyhasnotonlygreatlycontributed

toacademicprogress,butisalsowidelyusedinpeoplesdailylivesandinagriculture,medicineand

themilitary,andstillhasanirreplaceableroletoplay.Thepumpsourceofsolid-statelasershas

undergoneasuccessionofchangesfromflashlamps,lightemittingdiode(LED)tolaserdiode(LD).

TheLEDemissionspectrumisusuallyintherangeof20-60nm,whichiswiderthanLD,butmuch

narrowerthanflash,andcanusuallycovermultipleabsorptionpeaksinthelasermaterial.Withthe

lowcostandminiaturisationofLEDinrecentyearsandthesubstantialincreaseinpower,this

moderatebroadbandpumpingfromLEDisexpectedtobecomeacommerciallow-costlaserofchoice,

withlonglife,simplesystemstructure,stableoperationandhighconversionefficiency.

Thispaperfocusesontheoutputcharacter