采用激光二极管抽运的固体激光器,具有效率高、光束质量好、工作稳定、体积小和质量轻等优点,尤其它是一种电激励激光器,使用成本和维护的复杂性较低,在工业加工、医疗卫生、科学研究等领域的应用前景非常广阔。传统的高能固体激光器采用棒状激光介质,激光介质热效应严重,输出光束质量较差。为了克服热效应的影响,科研人员提出了多种激光介质构型的固体激光器,如板条、薄片和光纤等方案。其中板条激光器沿“之”字型光路传输的激光可以消除一阶热聚焦和热致双折射效应,能够获得较好的光束质量和较高的输出功率。2001年,科研人员结合薄板条大面积传导冷却和端面抽运技术提出了传导冷却端面抽运板条激光器方案。2005年,Northrop Grumman公司采用4个板条激光增益模块双程放大和自适应光学主动控制后实现了单路功率15kW、光束质量(BQ)1.5倍衍射极限的激光输出,且稳定运转22min后光束质量无明显下降。2009年,Northrop Grumman公司的板条固体激光器采用7个15kW的放大模块相干合成,获得BQ优于3、激光功率105kW 激光输出,由此可以证明板条激光器具有作为高功率激光器的潜力。
国内已经有许多学者对高功率固体板条激光器进行了深入的理论分析和实验研究,如胡浩等报道了千瓦级二极管激光侧面抽运Nd:YAG板条激光器;王超等报道了输出功率11kW 的高功率固体板条激光器介质热分析;刘亮等报道了传导冷却端面抽运板条放大器波前畸变的数值研究。然而由于存在激光增益模块的波前畸变较大和激光放大器提取效率低等问题,难于获得高光束质量和高效率激光输出。
自上世纪六十年代固体激光器应世,开创了激光研究应用的新时代,激光成为20世纪最重要的科技成果之一。经过几十年的蓬勃发展与科研工作者的艰苦努力,各类各样的激光器己经推陈出新,如固体激光器,气体激光器,气体离子激光器,气体分子激光器,气体准分子激光器,光纤放大器,半导体激光器,二极管泵浦固体激光器等其中,二极管泵浦板条激光放大器由于系统稳定可靠,寿命长,能量转换效率高,热效应小,输出光束特性良好、频率稳定、质量高等大量优点而获得广泛应用。尤其是大功率的板条激光放大器,在科研、军事、医疗等领域都发挥着重要作用。
固体激光器是指增益介质为固体材料的激光器,自 1960 年首台激光器诞生以来,许多国家都投入了巨大的人力和财力对该技术进行研究。经过半个多世纪的发展,固体激光技术不仅没有被时代淘汰,反而不断推陈出新,在介质种类、泵浦方式、工作波长、时间特性、频谱特性、腔型结构、冷却方式、掺杂形式等技术领域都涌现出大量新颖的方案与理念,并一步步地由实验室研究走向市场应用。