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808nm高功率半导体激光巴条：创新驱动的激光技术应用随着科技的不断发展，激光技术已经渗透到各个领域，为人们的生产和生活带来了前所未有的变革。
在众多激光技术中，808nm高功率半导体激光巴条以其独特的优势和应用前景，正逐渐受到业界的关注和重视。
一、808nm高功率半导体激光巴条简介808nm高功率半导体激光巴条是一种采用808nm波长的半导体激光器制造的激光巴条。
这种激光巴条具有高功率、高亮度、高可靠性等特点，被广泛应用于材料加工、医疗、科研等领域。
与传统的激光器相比，808nm高功率半导体激光巴条具有更高的光电转换效率、更长的使用寿命和更低的成本，成为了一种极具竞争力的激光技术。
二、808nm高功率半导体激光巴条的应用领域1．材料加工领域在材料加工领域，808nm高功率半导体激光巴条可以用于金属和非金属材料的切割、焊接、熔覆等加工过程。
与传统激光器相比，808nm高功率半导体激光巴条具有更高的加工效率、更低的加工成本和更好的加工质量。
此外，由于其高功率和高亮度的特点，还可以实现大型工件的远程加工，从而降低了工件表面的热影响区和变形量。
这些优势使得808nm高功率半导体激光巴条在材料加工领域具有广泛的应用前景。
2．医疗领域在医疗领域，808nm高功率半导体激光巴条可以用于皮肤科、外科等领域，用于治疗血管瘤、雀斑、痤疮等皮肤疾病。
与传统激光器相比，808nm高功率半导体激光巴条具有无痛、无副作用、恢复快等优点。
此外，由于其高精度和高稳定性的特点，还可以实现精确的皮肤重塑和美容整形手术。
这些优势使得808nm高功率半导体激光巴条在医疗领域具有广泛的应用前景。
3．科研领域在科研领域，808nm高功率半导体激光巴条可以用于光谱分析、激光雷达、光学通信等领域。
与传统激光器相比，808nm高功率半导体激光巴条具有更高的精度和稳定性，以及更长的使用寿命和更低的维护成本。
这些优势使得808nm高功率半导体激光巴条在科研领域具有广泛的应用前景。
分类号：TN242 U D C：D10621-408-(2015)0896-0 密级：公开编号：2011031005成都信息工程大学学位论文端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计论文作者姓名：张博欣申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：何修军（副教授）论文提交日期：2015年05月26日端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计摘要端面泵浦Nd:YAG板条激光器以高增益、高效率、低阈值的优点被广泛研究与应用。
本文简述了固体激光器的研究现状与发展，从激光基本原理出发，了解板条激光器的结构与理论分析。
运用LASCAD软件仿真，对端面泵浦Nd:YAG 板条激光器进行仿真设计。
改变参数条件，对板条长度、入射泵浦功率、束腰的光斑尺寸、参考温度、晶体放置位置等6个方面进行了仿真计算。
比较温度与折射率特性曲线的变化，以及输出功率的差异。
结果得到，板条长度越长激光输出功率越高，左端泵浦比双端泵浦方式输出更高。
而透镜的曲率半径都为负的条件下，选择较低的参考温度、较小的束腰的光斑尺寸的同时，要满足很好的温度与折射率特性，又要保证较高的输出功率。
仿真实验中对Nd:YAG板条激光器在小功率方面的相关参数研究，对高平均功率板条激光器的研究与发展具有一定的参考意义。
关键词：端面泵浦；Nd:YAG；板条激光器；输出功率；LASCADSimulation Design of End-pumped Nd:YAG LaserAbstractThe advantages of high gain, high efficiency and low threshold for end pumped Nd:YAG slab lasers are widely studied and applied. This paper briefly described the research status and development of solid state laser. It also introduced the basic principles of laser, the structure and theoretical analysis of slab laser. In this paper, we used the LASCAD software to design the end-pumped Nd:YAG slab laser. We changed the parameter condition to obtain the simulation design, including these six aspects that the slab length, the incident pump power, the waist spot size, the reference temperature, the radius of curvature and so on. The difference of the temperature and refractive index curves and the output power are compared. The results showed that the output efficiency of left end-pumped is better than double-pumped mode. The longer the length of the slab is, the higher the laser output power is. When the curvature radius of lens were both negative, choose lower temperature of reference, the waist spot size should satisfy a good temperature and the refractive index characteristics, and also to ensure the high output power. In the simulation experiment, Studied on the correlation parameters of Nd:YAG slab laser with the small power, have reference value of the research and development of high average power slab laser.Key words:Nd:YAG; Slab laser; end pumped; pumping power; LASCAD目录论文总页数：26页1 引言 (1)2 激光基本原理 (1)2.1 光与物质的相互作用 (1)2.2 激光产生的条件 (5)2.3 激光器的构成 (5)3 Nd:Y AG板条激光器 (8)3.1 Nd:YAG晶体 (8)3.2 板条激光器 (8)3.2.1 板条激光器的工作原理 (8)3.2.2 板条激光器的理论分析 (9)4 Nd:Y AG板条激光器仿真设计 (10)4.1 Nd:YAG激光器基本参数设定 (10)4.2 板条长度对激光器的影响 (11)4.3 入射泵浦功率对激光器的影响 (14)4.4 束腰的光斑尺寸对激光器的影响 (15)4.5 参考温度对激光器的影响 (17)4.6 晶体放置位置对激光器的影响 (19)4.7 曲率半径对激光器的影响 (21)结论 (23)参考文献 (23)致谢 (25)声明 (26)1 引言固体激光器应用非常广泛，特别是科研、医学、工业、通信等领域。
巴条激光器内部结构
巴条激光器是一种主要由巴条晶体组成的激光器。
其内部结构通
常包括以下组件：
1. 激光介质：巴条晶体是巴条激光器的核心组件。
巴条晶体是
一种具有良好光学特性的晶体材料，如Nd:YAG（钕掺杂氧化铝）晶体等。
这些晶体能够吸收外部光能，并将其转化为激光辐射。
2. 激发源：激光器需要提供能量来激发巴条晶体产生激射。
所以，通常在巴条激光器中使用一个或多个激发源，如闪光灯或半导体
激光二极管，来提供能量。
3. 光学共振腔：巴条激光器还包括一个光学共振腔，用于支持
激光放大和产生激射。
光学共振腔通常由两个具有高反射率的光学反
射镜组成。
这些反射镜能够在巴条晶体之间形成一个封闭的光学腔，
使激光辐射在其中进行反复来回的光学放大，最终产生一个稳定的激射。
4. 泵浦机制：巴条激光器的巴条晶体需要通过泵浦机制来提供
能量，使其处于激励态。
常见的泵浦机制包括光泵（使用闪光灯或激
光二极管等光源来直接激发晶体）和电泵（通过电流传递来激发晶体）。
总的来说，巴条激光器的内部结构包括巴条晶体、激发源、光学
共振腔和泵浦机制。
这些组件共同作用，使巴条激光器能够产生高效、稳定的激射。
德国ROFIN 3000瓦、德国TRUMPF 3000瓦、和德国IPG 2000W激光发生器的比较激光器厂家德国rofin 3000瓦激光器（板条放电式激光器，全球独此一家）德国trumpf3000瓦激光器（快轴流激光器）（如：瑞士百超、日本FANUC、日本三菱、意大利EL.EN、比利时LVD、芬兰FINNPOWER、意大利PRIMA）德国IPG 光纤2000瓦激光器技术特点德国rofin激光器2500瓦以内光束能量密度比较集中为基准模，最适合切割；由于其结构为板条式放电选模很困难，所以2500瓦以上模式为多模（01、10等多种模式并存），光束能量比较分散主要用于焊接，切割能力和2500瓦完全安全一样，切割稳定型低于2500瓦。
rofin3000瓦的切割速度和效率远远低于IPG3000瓦。
该激光器属于全球技术比较成熟和稳定、使用最广泛的激光器，制造厂家如：德国通快、瑞士百超、日本FANUC、日本三菱、比利时LVD、芬兰FINNPOWER。
其特点是功率可以做得很高，其低功率（如瑞士百超1000瓦）和高功率（如瑞士百超6000瓦）光束能量分布差别不大，都可以广泛的用于切割。
快轴流激光器2500瓦以内切割能力弱于rofin 2500瓦；功率超过2500瓦其切割能力、速度远远高于rofin3000瓦，而低于IPG3000 瓦。
光纤激光器具有其它激光器（CO2、HeNa、DPL等）无法比拟的优点：技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化，高亮度高转换效率，高能量输出高光束质量，无需光学准直，无需机械稳定，省电无需维修。
激光器产生激光的气体消耗：3-5元/小时（德国高纯度混合气可用3000-6000小时，18500元/瓶）10-25元/小时（40-50升/小时）建议24小时不停的使用，这样费用会比较低一点。
没有气体消耗。
光电转化效率8%-10%10%25%以上激光器吹镜、驱动光闸及激光器腔体回充的气体消耗：1.43元/小时按80元/瓶（正常开关机7天左右，按每天8小时工作算）0.25元/小时按80元/瓶（正常开关机40天左右，按每天8小时工作算）无消耗，由于光纤激光器的諧振腔内无光学鏡片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点。
第 44 卷第 4 期2023年 4 月Vol.44 No.4Apr., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE全固态高功率准连续板条激光器张兴虎1，涂玮1，2，陈柏众1，邹跃1，2，丁小康1，牟学峰1，许昌1，2*（1. 同方中科超光科技有限公司，北京 102200； 2. 中国科学院理化技术研究所，北京 100190）摘要：报道了一种高功率准连续运转的全固态Nd∶YAG激光器。
采用Nd∶YAG晶体板条作为增益介质，平凹腔型作为振荡腔，激光沿Zigzag光路在板条内传播。
当抽运功率为9 kW时，振荡可获得平均功率为3 420 W 的激光输出，重复频率为1 kHz，激光脉宽为80 μs，单脉冲能量为3.42 J，经过校正后的光束质量β为4.1倍衍射极限。
关键词：激光器；准连续激光器；高功率； Nd∶YAG中图分类号：TN248.1 文献标识码：A DOI： 10.37188/CJL.20220352High Power Quasi-continuous-wave Solid-state SlabZHANG Xinghu1， TU Wei1，2， CHEN Baizhong1， ZOU Yue1，2，DING Xiaokang1， MOU Xuefeng1， XU Chang1，2*（1. Tongfang Zhongke Chaoguang Technology Co.， Ltd， Beijing 102200， China；2. Technical Institute of Physics and Chemistry， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China）* Corresponding Author， E-mail： xuchang@Abstract：An all-solid-state quasi-continuous-wave（QCW） Nd∶YAG slab laser with a high power was demonstrat‑ed. A Nd∶YAG slab crystal is adopted for gain medium， a plane-concave cavity is set up， and the laser beam travels along a Zigzag path in the slab. An average output power of 3 420 W is obtained at a pump power of 9 kW， corre‑sponding to a repetition rate of 1 kHz. The pulse width is 80 μs with a pulse energy of 3.42 J， and the laser beam quality with AO system β is 4.1 times of the diffraction limit.Key words：lasers； quasi-continuous lasers； high power； Nd∶YAG1 引 言高功率准连续全固态激光器[1-2]可广泛应用于先进制造、激光医疗、前沿科学、国家安全等领域[3-6]。
板条激光器与光速质量测量试验
实验目的
1.了解板条固体激光器的结构和工作原理
2.学会调整谐振腔
3.了解光速质量的定义和多种测量方法
1.板条激光器的特点
激光工作物质为板条形状的固体激光器。
普通固体激光器激光工作物质的几何形状为圆棒状，温度梯度的方向与光传播方向垂直，在热负荷条件下运转时，将产生严重的热透镜效应和热光畸变效应，使得光束质量降低，并限制了激光功率的进一步提高。
在板条激光器中，温度梯度发生在板条厚度方向上(板条宽度方向上的两侧面被热绝缘)，而光在厚度方向的两侧面(即泵浦面)上发生内全反射，呈锯齿形光路在两泵浦面之间传播，光传播方向近似与温度梯度方向平行，可基本避免热透镜效应和热光畸变效应，大幅度提高了激光输出功率。
热透镜效应是指LD（半导体激光器）工作时产生的温度会使晶体表面发生热形变，造成了晶体各部分密度不同，而光在经过不同密度的分界线时发生不同程度的折射，因此就形成了像是光线通过普通透镜一样的折射效果。
2.激光器的组成
1) 工作物质
工作物质——激光器的核心，是由激活粒子（都为金属）和基质两部分组成，激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，基质主要决定了工作物质的理化性质。
根据激活粒子的能级结构形式，可分为三能级系统（例如红宝石激光器）与四能级系统（例如Er：YAG激光器）。
工作物质的形状目前常用的主要有四种：圆柱形（目前使用最多）、平板形、圆盘形及管状。
2)泵浦系统
泵浦源能够提供能量使工作物质中上下能级间的粒子数翻转，目前主要采用光泵浦。
泵浦光源需要满足两个基本条件：有很高的发光效率和辐射光的光谱特性应与工作物质的吸收光谱相匹配。
3)聚光系统
聚光腔的作用有两个：一个是将泵浦源与工作物质有效的耦合；另一个是决定激光物质上泵浦光密度的分布，从而影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。
工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内，因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。
4)光学谐振腔
光学谐振腔由全反射镜和部分反射镜组成，是固体激光器的重要组成部分。
光学谐振腔除了提供光学正反馈维持激光持续振荡以形成受激发射，还对振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光的高单色性和高定向性。
最简单常用的固体激光器的光学谐振腔是由相向放置的两平面镜（或球面镜）构成。
5)冷却与滤光系统
冷却与滤光系统是激光器必不可少的辅助装置。
固体激光器工作时会产生比较严重的热效应，所以通常都要采取冷却措施。
主要是对激光工作物质、泵浦系统和聚光腔进行冷却，以保证激光器的正常使用及器材的保护。
冷却方法有液体冷却、气体冷却和传导冷却，但目前使用最广泛的是液体冷却方法。
要获得高单色性的激光束，滤光系统起了很大的作用。
滤光系统能够将大部分的泵浦光和其他一些干扰光过滤，使得输出的激光单色性非常好。
3.工程上激光器调试的方法
对激光器进行调整，实际就是有针对性地调整其毛细管直度、两个反射镜之间的平行度、毛细管与反射镜的垂直度（以下简称直度、平行度、垂直度），使激光器处于最佳状态，获得满意的性能指标。
以下介绍几种方法：
（1）十字光靶法（自准直法）（2）扫描法（3）跟踪法
4.光速质量测量的方法
公式(1)表明,衍射极限倍数β以理想光束作为参照标准,表征被测激光束的光束质量偏离同一条件下理想光束质量的程度,其值不随光束通过理想光学系统的变换而变化,因而可以从本质上反映光束质量。
(1) 烧蚀法
用被测激光在一定时间内辐照已知烧蚀能的材料,测量材料上产生烧蚀分布,结合烧蚀深度、辐照时间、材料密度和烧蚀能便可计算材料上的激光光强分布。
由被烧蚀掉的材料质量,通过标定还可以得到激光的输出功率。
可见采用这种方法需要一种在辐照条件下已知烧蚀热的材料,而且该材料在烧蚀机理上最好是高度一维的。
例如对于CO2激光和氟化氢、氟化氘化学激光器,可采用有机玻璃作为烧蚀材料。
(2) CCD测量法
在利用红外CCD测量强激光光斑时,通常是把强激光分光取样并进一步衰减后用红外CCD直接接收光束测量,得到低功率光强分布,再由图像处理系统分析处理后得到各种光束特性参数。
另外通过标校后还可以得到绝对光强分布。
这种方法的缺点在于将强激光大幅度衰减后,光强分布的大量高阶分量被滤掉,从而无法得到完整的光强分布和准确的光斑尺寸,测量误差很大,也可以利用红外CCD相机拍摄强激光照射在漫反射屏上的光斑以得到相对的空间光强分布,如果经过标校还可以得到绝对光强分布。
这种测量方法除了存在上述CCD直接接收测量法的缺点外,还存在着因各方向漫反射不均匀带来的测量误差以及标校更困难的问题。
(3)在实际测量光束的衍射极限倍数时,通常采用近场方法。
