中国激光, 2015, 42 (1): 0102009, 网络出版: 2014-12-29   

端面抽运双包层Nd:YAG平面波导激光放大器设计

Design of End-Pumped Double Cladding Nd:YAG Planar Waveguide Laser Amplifier
王君涛 1,2,*王小军 2,3周唐建 1,2汪丹 1,2童立新 1,2胡浩 1,2高清松 1,2
作者单位
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
摘要
设计了一种高效率、结构紧凑的高功率激光放大器。采用解析方法分析了对称结构Nd:YAG 双包层平面波导增益介质的内部热应力,获得了其可承受的最大抽运光强。针对不同厚度的内包层结构,采用TracePro软件模拟分析得到了最佳的抽运源结构和耦合系统。为了便于进行激光模式控制,掺杂区厚度取为100 μm。内包层和外包层分别为纯YAG和蓝宝石,整个波导尺寸为60 mm×10 mm×2 mm。半导体激光器阵列输出的抽运光从波导的两个端面进入,两个大面和铜热沉焊接来获得良好的散热条件。种子光从一个端面注入,单通放大输出。通过模拟计算,在3384 W的抽运功率下,进入波导芯层的种子光功率为0.1 W,放大输出功率可以到达1322 W,光光效率约为39%。
Abstract
A high power laser amplifier with high efficiency and compactness is designed. The thermal stress of symmetrical double cladding planar waveguide with Nd:YAG as its core is analyzed theoretically, and the maximum pump light intensity is also obtained. For different inner cladding thicknesses, the optimized pump sources and coupling system are achieved with the simulation of the TracePro software. In order to control the laser mode effectively, the 100 μm thickness of the core is set. The inner cladding and outer cladding are pure YAG and sapphire, respectively, with the waveguide of the dimension of 60 mm×10 mm×2 mm. The pump light from the laser diode array is coupled into the waveguide from two ends, two surfaces of the outer cladding are welded with two copper heat sinks for heat transfer. The seed light is coupled into the waveguide from one end and amplified for single pass. By theoretical calculation, the output of 1322 W can be obtained when the pump power is 3384 W and the seeder power into the waveguide is 0.1 W, with the optical-optical efficiency of 39%.

王君涛, 王小军, 周唐建, 汪丹, 童立新, 胡浩, 高清松. 端面抽运双包层Nd:YAG平面波导激光放大器设计[J]. 中国激光, 2015, 42(1): 0102009. Wang Juntao, Wang Xiaojun, Zhou Tangjian, Wang Dan, Tong Lixin, Hu Hao, Gao Qingsong. Design of End-Pumped Double Cladding Nd:YAG Planar Waveguide Laser Amplifier[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(1): 0102009.

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