宽温范围LD端泵Nd:YAG激光器泵浦源光谱理论优化

为实现二极管泵浦激光器在宽温度环境下免温控稳定工作,分析了激光器泵浦源发射光谱对激光系统稳定性的影响。综合考虑了泵浦过程中的能量利用率,提出了激光器免温控泵浦源光谱优化设计方案。所提方案可有效降低泵浦源波长漂移对激光器系统吸收率和热焦距的影响,实现激光器宽温度范围内免温控工作。在-40~60℃工作温区内,计算了不同吸收长度和掺杂浓度(原子数分数)的Nd:YAG激光器系统泵浦源的最优发射光谱。从理论角度而言,与一般无温控单波长激光二极管(LD)泵浦源相比,利用所提优化方案获得的泵浦源,可以将激光器系统的工作稳定性明显提高,将系统的泵浦光吸收率波动和晶体热焦距波动分别降低到13%和16%以内。对吸收长度为30 mm,掺杂浓度为0.8%的Nd:YAG激光器系统,设计了一种双波长LD泵浦源(中心波长为803.7 nm@10℃和809.2 nm@10℃,对应比重为68.4%和31.6%)。模拟结果表明,在-40~60℃温度范围内,晶体对该泵浦光的吸收率可保持在90.7%以上,泵浦光吸收稳定性和晶体热焦距稳定性分别为91.4%和85.4%。