[00107472]激光二极管泵浦固体激光器

　　一、项目简介 　　激光二极管泵浦固体激光器（DPL）是一种小型、可靠、高效率、高光束质量的激光器，DPL被认为是固体激光器技术发展的重要方向，调Q技术被认为是高重复频率（PRF）、窄脉宽、高峰值功率脉冲激光的关键技术。因此，将这两种技术结合起来，形成小型、高效、高可靠、高重复频率（PRF），窄脉宽、高峰值功率的激光器，是一个值得研究的课题。 　　课题研究的目的，是研制高重复频率、窄脉冲宽度、高峰值功率、小型激光器，为激光雷达系统提供光源，为此需要对相应的关键技术和实施途径进行研究。 　　在分析和综合国内外激光二极管泵浦固体激光器和调Q技术的研究状况、发展趋势和研究成果的基础上，提出并完成了调Q连续激光二级管泵浦固体激光器的实现方案，并着重对某些关键技术如泵浦光束和振荡光束的空间耦合技术；泵浦光和Nd:YAG晶体吸收光谱的谱线耦合技术，Nd:YAG激光器中高重频、窄脉宽声光调Q技术；激光二极管和Nd:YAG晶体的散热技术等，进行了全面深入的系统性研究，取得了若干重要或有创造性的成果。 　　1．针对条状阵列激光二极管（bar）输出为间断光源，而Nd:YAG晶体端泵应用焦斑直径小，焦深长的光束的技术难点，该项目采用光纤耦合及组合透镜聚焦技术，以非成像光学方法处理耦合过程，对泵浦光束不但进行了通常的准直、聚焦作用，而且进行了功率合成。此项研究不仅解决了本课题的技术难点，而且为更大功率的堆积式激光二极管（stack）的光束整形进行了先期研究工作。 　　2．本课题以光束空间叠加方法，分析了Nd:YAG晶体中泵浦光束和振荡光束之间的空间耦合，发现这种耦合影响着激光过程和调Q过程。为此发展出了一套泵浦光三维耦合技术，可以对泵浦光进行精细调整，在提高泵浦增益的同时，利用热效应，控制振荡光束形状。使用此技术缩短了激光脉冲宽度。 　　3．针对热传导连续激光二极管热耗大、散热面积小的特点，本课题采用高密度半导体致冷技术，对激光二极管进行即时散热，使其输出光束波长和Nd:YAG晶体吸收波长相匹配，整管实现了全固态化，风冷化。 　　二、主要技术指标 　　工作重复频率10kHz，脉冲宽度小于10ns，峰值功率大于25KW，功率稳定度：±1.5%，输出模式TEM00，重复频率范围：2-20KHZ，激光头体积：700×70×130mm，激光头重量：1.4kg；整管实现了全固态化、风冷化。 　　与国内外同类技术比较 　　1．国外研制的和本课题相当功率的Nd:YAG激光器，当工作频率1KHZ时，脉宽分别为12ns（光谱公司R2-E20-1064Q）、30ns（相干公司501Q），均大于10ns。而本课题的激光器当工作频率为10KHZ时，脉宽8ns。此指标优于国外激光器。 　　2．国外研制的和本课题Nd:YAG激光器相当功率Nd:YAG，Nd:YLF激光器，当工作频率1KHZ时，脉宽为12ns（光谱公司R2-E12-1047Q）、10ns（相干公司501QM-V），此指标和本课题激光器相当。但Nd:YVO4，Nd:YAG。晶体上能级寿命短于Nd;YAG,在高重复频率下较易获得再脉冲宽度，但其损伤阈值低于Nd:YAG。据公开发表资料，国内研究的器件，在高重复频率（10KHZ）下，其脉冲宽度均大于本课题水平。 　　三、推广应用前景 　　本项目推广应用的措施包括几个方面：其一，尽快将此成果转入型号研究，完成工程化研究工作，以填补我国国防军事应用空白；其二，按"技术推动"原则，主动向制导、雷达、干扰、通讯等专业介绍本激光器性能与发展，启发他们的灵感，以此激光器发展新一代军事系统；其三，按"需求牵引"原则，针对不同的应用（领域），研制不同性能的DPL，特别是继续开展大功率调QDPL的研究。 　　本课题的研究成果表明，调Q连续激光二极管泵浦固体激光器是成像雷达系统的良好光源，用此激光器作为光源的雷达系统已探测到5公里处的楼房信号、3公里处的山体信号。课题的研究成果在军事上和民用上有重要意义。