激光諧振腔支持穩(wěn)定的振蕩的最大功率范圍主要是由活性介質(zhì)（熱）材料常數(shù)和冷卻方法所決定。通過控制穩(wěn)定的基本模式操作的功率范圍，可以轉(zhuǎn)移到更高的能量，具有特殊的腔設計和腔內(nèi)光學但穩(wěn)定范圍的寬度不會受到影響。此外，在泵的活性介質(zhì)強度增加也加劇了非球面元件的熱誘導的扭曲。因此，開發(fā)新穎的諧振器時，分析這些熱效應具有重大意義。

我們目前對熱誘導的扭曲，一種新型的多棒激光腔，變量配置的諧振器（VCR）進行分析。對熱效應進行了數(shù)值模擬和實驗的研究。我們目前對各種抽水和冷卻方案進行比較后發(fā)現(xiàn)復合棒端面泵浦激光器提供最有效的冷卻。VCR被開發(fā)調(diào)控基本模式激光器的功率范圍。由于其能力作為法布里 - 珀羅諧振器，它克服了穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的多棒諧振器相關的問題，并允許一個新的Q開關技術作為一種環(huán)形腔運行。

1.介紹

二極管泵浦固態(tài)激光器，有著廣泛的工業(yè)和科學應用。二極管激光器價格的不斷下降，應用正在擴展到高功率范圍。此外，泵浦方式的改善使二極管激光輻射高效和緊聚焦到激光材料。由于大量吸收功率，這將導致強烈的局部加熱。因此，在固態(tài)激光材料的熱效應已經(jīng)獲得了相當高功率，半導體激光泵浦全固態(tài)激光器作為一個發(fā)展中的關鍵問題的重要性被提高。

選中激光材料后，熱效應只與冷卻的方法有關，然后必須采用適當?shù)闹C振器設計。我們在下面的實驗和數(shù)值調(diào)查報告二極管激光的熱效應泵浦全固態(tài)激光器和特殊的光學諧振器的發(fā)展。熱透鏡效應和應力引起的雙折射用于比較四種不同的冷卻技術。完全驗證的數(shù)值有限元（FE）代碼，它也適用于區(qū)分不同的熱透鏡效應的貢獻 - 比如彎曲的表面和折射率變化與溫度和應力性曲折分析高功率激光器的功率調(diào)整的極限。進一步的功率調(diào)節(jié)功能則需要使用更長的側(cè)面泵浦激光棒多棒諧振器的使用。

多棒諧振器特別適合規(guī)模在幾十瓦的順序輸出功率，高光束質(zhì)量的激光器的輸出功率。在這種情況下，熱扭曲分發(fā)到幾個激光棒，在同一個腔泵的功率降低。我們報告一個獨特的激光諧振腔，變量配置的諧振器（VCR），他具有反向泵浦多棒諧振器的可調(diào)性。特別是錄像機的穩(wěn)定性能與傳統(tǒng)的多棒的法布里 - 珀羅諧振解決了嚴重的穩(wěn)定性問題，并允許一個新的Q開關技術。在下面的章節(jié)中，我們將首先考慮球面鏡片的近似熱引起的扭曲，并討論TEM0模式激光器的規(guī)定下能量的限制。

我們對不同的激光棒的冷卻方法進行了比較。熱致雙折射所造成的損失在短期內(nèi)第3節(jié)中討論。

2.近似球面透鏡端面泵浦Nd：YAG激光器不同冷卻方案

數(shù)值模擬比較采用熱致端面泵浦Nd束扭曲：YAG激光棒圖1所示為不同的冷卻方法。首先FE代碼SESES的數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較驗證，然后比較采用不同的冷卻技術，在相同條件下的有限元模擬。熱誘導的平均鏡頭電源限制在本節(jié)結(jié)束討論。

圖1.受調(diào)查的四個不同的冷卻方法的計劃，a）“非致冷”：銦箔包裹的激光棒安裝在水冷銅散熱器，泵的表面未被致冷 b）“水冷”：圓柱面和泵浦的激光棒的表面與水直接冷卻C）“藍寶石板冷卻”：藍寶石板壓住泵桿面，桿和部分藍寶石板進行水冷卻d）“復合棒”：激光棒的兩端未摻雜。棒是用水冷卻的邊緣。

6.結(jié)論

隨著可以傳遞到激光介質(zhì)的泵浦功率不斷增加，熱引起的扭曲和新型諧振器的發(fā)展概念，其中包括諧振器的結(jié)構，泵浦方式和冷卻方法的詳細分析 - 越來越重要的。

在這里，我們已經(jīng)討論了不同的冷卻方式的熱效應的數(shù)值模擬的幫助。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復合棒，大多數(shù)的實際情況提供最佳的端面泵浦激光器的性能。

一種新型的具有獨特的穩(wěn)定性能和高功率激光器高光束質(zhì)量的一個新的抽水方案的諧振器的概念已經(jīng)提出。非球面元件的熱扭曲，在更高的功率也應占。這很可能會涉及使用腔內(nèi)相位板或分級，與具有自適應能力的理論相結(jié)合。

編輯：黃飛