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二极管泵浦无机液体激光器出光实验研究
许!正，!苏!毅，!李春领，!李!密，!谢秀芳，!柳丽卿，!王亚丽，
阎!峰，!武德勇，!蒋建锋，!涂!波，!吕文强
（中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳+$"A**）!
!!摘!要：!为探索新的高能激光体系，搭建了二极管泵浦的液体激光器。采用激光二极管作为泵浦光源，
单侧泵浦掺钕离子的无机激光液体，进行了出光实验。通过测量输出光束的近场分布、脉冲波形和光谱，证实
实现了激光输出，输出激光的波长为"*B@CD。输出的单脉冲激光能量达到?EDF，光>光转换效率达到"?G。
其光>光转换效率高出闪光灯泵浦液体条件下$个数量级，说明该激光体系具有向高能激光体系发展的前景。
!!关键词：!液体激光器；!二极管激光器；!激光输出；!光>光转换效率
!!中图分类号：!8)$?#(B!!!!文献标识码：!5
!!掺钕离子无机液体激光增益介质的研究始于$*世纪+*年代，当时均采用闪光灯作为泵浦光源泵浦掺钕无机液体增益介质。由于闪光灯的光谱范围宽，而该增益介质的吸收光谱宽度有限，因而光谱匹配很差，能量转换效率很低，其残余的泵浦光能使得液体介质产生严重的热光畸变。但是液体基质相对于固体基质而言，还是有许多优点：液体有高的损伤阈值、不存在热致双折射、热容较高、钕离子浓度可以大大高于其在固体中的浓度、液体可循环流动以获得更好的散热效果等。如果能找到与掺钕液体介质光谱匹配更好的泵浦光源，就可以把液体增益材料的上述优点利用起来，从而实现更高的光能转换效率。
!!随着激光二极管技术的发展，用激光二极管作为该液体增益介质的泵浦光源，实现激光的高效输出是很有可能的。因为液体的主吸收峰的中心波长为#*"CD，而激光二极管的输出波长可调节至#*"CD，并且线宽仅
［">?］为?CD，。根据上述认识，我们开展了激光二因此可以与液体增益介质在#*"CD处实现极高的光谱匹配
极管泵浦掺钕离子液体出光实验研究，建立了实验装置，进行了液体介质的光谱特性测量，测试了吸收谱线和荧光谱线，实现了激光输出。
!"实验装置
!!实验装置分为四个部分：泵浦光源，光学谐振腔，无机掺
钕液体增益介质以及测量设备，如图"所示。泵浦光源为激
光二极管面阵，脉冲宽度"**UB**!S连续可调，采用单脉冲
触发模式。输出激光波长#*?CD，耦合进激光液体中的最大HIJ("!6K
图"!实验装置示意图能量为@?*DF。谐振腔为平凹腔，其中凹镜为全反镜，对
"V*+?!D波长的反射率为AAVAG，曲率半径@D，耦合输出镜反射率!为A*(*G，透过率"*(*G，实验中用氦氖光进行光学谐振腔调节。增益介质装在石英盒中，石英盒未镀增透膜，增益介质长度为"*DD。激光二极管单侧泵浦增益介质，泵浦光通过快、慢轴透镜汇聚在调腔光光轴上，尺寸约为#DDW$DD。输出镜输出的激
进入测试设备。光经过滤波片（波长为A**CD以下的光不能透过）
!!分别用0;5B**I和@**I多通道光谱分析仪测量液体激光介质激光光谱和激光介质吸收光谱。用5@"$N=微彩997相机测量激光光斑。激光能量测量用加拿大.
#"实验结果与讨论
#(!"液体激光介质光谱特性
用9H@900,直接溶解)X$0@，然后加入溶!!实验中所用的掺钕离子无机激光液体为)X：/09’@YZQ9’?体系，
$**+>*+>$#；!!修订日期：$**+>"$>*?!收稿日期：
基金项目：国家#+@计划项目资助课题
作者简介：许!正（"AE?—），男，硕士，助研，主要从事液体激光器研究；OT[MLR&\S&MT(=&D。
.R%-强激光与粒子束第.5
卷有一定量!"#$%的&’#$(，加热溶解后过滤，并蒸馏去水。其化学反应式为
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//配制溶液的钕离子浓度为01(23$4$，相当于.156.0-0472(［8］。
//用-809卤钨灯作为光源，用’:;测得所用的液体激光介质吸收谱线如图-所示。从图中可见液体在
50.以上。（.）
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度约.8
//根据荧光强度分布指数衰减规律
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用光电二极管测量激光介质的荧光寿命，测得制备的激光液
体的荧光寿命为.M0!B。图%中，矩形线为二极管的电压脉
冲曲线，三角波为测得的荧光曲线，根据式（-）可从曲线上读
出数值并计算得到介质的荧光寿命。
!1!"液体激光参数测量
//为了确定所测到的输出光束能量是否是真正地激光输+?@1%/H?IF?*2E*?F2G$F3"EB7E
图%/液体介质荧光衰减曲线
出，我们做了以下几个方面的工作：（.）把能量计从距平面输出镜位置01(2处移至.1.2处，且能量计紧贴在滤波片后，测得输出光束能量没有变化；（-）用##N测量输出光束近场分布图像（见图8），在距输出镜(072处测得光斑直径约-22；（(）用光谱仪测量光谱（见图M），测得的谱线峰值（中心波长.08(
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((从目前的实验结果看，实验得到的光;光转换效率与理论计算值（约）相差较远，其原因主要有：一是
［B］；二是泵浦光液体石英介质盒未镀?=@，激光传输损耗大
源的均匀性较差，使泵浦区域的增益分布不均匀和模体积变小，容易造成光学谐振腔失调；三是激光介质本身的问题。目前我们合成激光介质荧光寿命为?B=!/，而文献［@］报道的为
!"结"论
((我们建立了二极管泵浦的掺钕无机液体激光器，在研究掺钕无机激光液体光谱特性的基础上，实现了二极管泵浦掺钕无机激光液体的激光输出。输出的单脉冲激光能量达到CB&"9D，光;光转换效率达到?C>，但是未达到期望的激光体系较高的能量转换效率，这有待进行进一步实验研究。同时，该激光器的光;光转换效率高出闪光灯泵浦该激光液体条件下的E个数量级，说明该激光体系具有向高能激光体系发展的前景。
参考文献：
［?］(孙文，江泽文，程国祥&固体激光工程［F］&北京：科学出版社，E==
GO$05O0P10//，E==
［E］(苏毅，万敏&高能激光系统［F］&北京：国防工业出版社，E==C&（G+Q，H.5F&R$%6!4801-./01/:/309&M0$N$5%：S.3$45.-T0U05O0V5,+/31:
P10//，E==C）
［
［C］(X+-3Y2&R$%6.Z01.%0!4801-./01+/$5%.31.5/Z01/0U-48$5%-$*+$,64/3&[5$30,G3.30/P.3053，BB==’BB［P］&E==
［@］(D450/;M0:RX&#-48$5%504,:9$+94UU01/$9!14Z0,60.30,9.5.%09053［D］&"#$%&’()*$+(&,-，E==C，（
［B］(M10O601J，#105O6W&\1.5/9$//$45-4//01/$5.!143$O-$*+$,-./01/［D］&./00,123$，?A’=，#$：C’@";C@"?&
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二极管泵浦无机液体激光器出光实验研究
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!!摘!要：!为探索新的高能激光体系，搭建了二极管泵浦的液体激光器。采用激光二极管作为泵浦光源，
单侧泵浦掺钕离子的无机激光液体，进行了出光实验。通过测量输出光束的近场分布、脉冲波形和光谱，证实
实现了激光输出，输出激光的波长为"*B@CD。输出的单脉冲激光能量达到?EDF，光>光转换效率达到"?G。
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!!随着激光二极管技术的发展，用激光二极管作为该液体增益介质的泵浦光源，实现激光的高效输出是很有可能的。因为液体的主吸收峰的中心波长为#*"CD，而激光二极管的输出波长可调节至#*"CD，并且线宽仅
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钕液体增益介质以及测量设备，如图"所示。泵浦光源为激
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进入测试设备。光经过滤波片（波长为A**CD以下的光不能透过）
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光谱仪测得液体介质的荧光光谱，中心波长.08(
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//根据荧光强度分布指数衰减规律
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用光电二极管测量激光介质的荧光寿命，测得制备的激光液
体的荧光寿命为.M0!B。图%中，矩形线为二极管的电压脉
冲曲线，三角波为测得的荧光曲线，根据式（-）可从曲线上读
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+?@18/)EJ"G?E$*D"3G?$E3GCOE$JBE"
图8/激光近场分布+?@1M/H?IF?*$JBE"BDE7C"F2图M/液体激光谱
!1#"液体激光出光实验
//开展了液体激光出光实验，输出的最大单脉冲激光能量达到%M152P，光Q光转换效率达到.%>。测量了
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图"(不同泵浦光脉宽下的输出激光能量
((从目前的实验结果看，实验得到的光;光转换效率与理论计算值（约）相差较远，其原因主要有：一是
［B］；二是泵浦光液体石英介质盒未镀?=@，激光传输损耗大
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参考文献：
［?］(孙文，江泽文，程国祥&固体激光工程［F］&北京：科学出版社，E==
GO$05O0P10//，E==
［E］(苏毅，万敏&高能激光系统［F］&北京：国防工业出版社，E==C&（G+Q，H.5F&R$%6!4801-./01/:/309&M0$N$5%：S.3$45.-T0U05O0V5,+/31:
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