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窄線寬激光的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)所決定的小模場面積和較長的作用距離降低了激光閾值,但同時也大大增加了非線性效應(yīng)產(chǎn)生的可能性。在大多數(shù)情況下非線性會降低轉(zhuǎn)換效率,而且非線性效應(yīng)也是制約窄線寬激光功率提升的重要因素。窄線寬激光器有哪些特點?

1、冷卻

作為一種全固態(tài)激光器,窄線寬激光與傳統(tǒng)激光器一樣由能夠產(chǎn)生光子的增益介質(zhì)(摻稀土離子窄線寬)、使光子得到反饋并在介質(zhì)中進行諧振放大的光學(xué)諧振腔(由窄線寬光柵、光線反射器或垂直切割的窄線寬端面構(gòu)成)和激勵光躍遷的泵浦源(半導(dǎo)體激光器)三大基本部分構(gòu)成,大功率的窄線寬激光器通常還帶有冷卻裝置(通常是風(fēng)冷或水冷)。

2、激光輸出

窄線寬激光的工作原理與其他激光器相同,即泵浦光將窄線寬處摻雜稀土離子的電子從基態(tài)激發(fā)到高能量態(tài)。高能狀態(tài)的電子壽命很短,很快放松的亞穩(wěn)狀態(tài)長壽命以非輻射的形式,釋放光子的形式自發(fā)發(fā)射,然后引發(fā)一個新的輻射躍遷,產(chǎn)生光子,光子*相同的屬性(包括頻率、相位、極化,等等)來誘發(fā)這個過程,這通常被稱為受激輻射。雖然之初的光子來自自發(fā)輻射,但通過反饋共振產(chǎn)生的受激輻射光子越來越多,即光子在這個共振過程中獲得。一旦光子在諧振腔中獲得的增益大于它們在諧振腔中的損失,它們將在諧振腔的輸出端得到激光輸出。高功率窄線寬激光可以通過單個窄線寬激光腔直接輸出,也可以通過步進放大獲得。

對于一些有特殊要求的高功率窄線寬激光器,如高功率脈沖窄線寬激光、高功率窄線寬激光,單臺窄線寬激光很難實現(xiàn),即由一個主振蕩器和一個或多個放大器組成。主振蕩器為低功率脈沖或窄線寬激光器,用于生產(chǎn)性能優(yōu)良的種子激光器。由于平均功率低,其光束質(zhì)量、光譜特性和時域特性易于控制。