近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)姚寶權(quán)教授團(tuán)隊(duì)采用反射式體布拉格光柵（RBG）作為Tm:YLF板條激光器的輸出鏡，并采用主動(dòng)制冷的方式對(duì)VBG進(jìn)行散熱來(lái)遏制激光器的波長(zhǎng)漂移，在保證激光器具有良好的模式匹配的同時(shí)，采用腔內(nèi)雙晶體串聯(lián)和雙端泵浦晶體的結(jié)構(gòu)，提高了Tm:YLF激光器的輸出功率，改善了百瓦功率水平下Tm:YLF激光器的光束質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了輸出功率為202 W、光束質(zhì)量因子小于等于4的1.9 μm連續(xù)激光輸出。研究成果發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering 2021年第4期。

激光器結(jié)構(gòu)如圖１所示，包括792 nm 150 W LDs及其光束變換系統(tǒng)，45° 792 nm折返鏡M2（HR@792 nm）、反射式體布拉格光柵（VBG）、凹面反射鏡M3 ( HR@1.9 μm、曲率半徑R=200 mm)、Tm:YLF晶體、二色鏡M1(AR @ 792 nm &HRs @1.9 μm)。其中所用光纖耦合LDs的芯徑為400 μm，數(shù)值孔徑為0.2，在最大輸出功率下的中心波長(zhǎng)為792 nm附近。

另外，泵浦光所使用的光束變換系統(tǒng)由焦距為13 mm和55 mm的球面透鏡組成。所用Tm:YLF晶體沿a軸方向切割，其尺寸大小為2 mm×6 mm×40 mm，摻雜濃度為2at.%。實(shí)驗(yàn)所用VBG的通光孔徑為3 mm×4 mm，厚度為2.4 mm，在1907.3 nm處的衍射效率約為58.4%，光譜選擇性小于0.7 nm。

當(dāng)注入泵浦功率為553 W時(shí)，輸出功率達(dá)到了202 W，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為36.5%，斜率效率為39.7%。激光中心波長(zhǎng)為 1908.5 nm，線寬（半高全寬）為 0.57 nm，如圖2所示。同時(shí)，隨著激光功率從 30 W 增加到 202 W，對(duì)VBG采用微通道散熱后的激光波長(zhǎng)漂移約為 1.0 nm，波長(zhǎng)被限制在 1908 nm 附近的兩條水吸水線，有效避免了因波長(zhǎng)漂移至水吸收線而引起的激光器損壞。與此同時(shí)，相對(duì)以往報(bào)道的百瓦的LD堆疊泵浦的Tm激光器來(lái)說(shuō)，該激光器具有相對(duì)較好的光束質(zhì)量。在 200 W 的功率水平下，x和y方向的光束質(zhì)量因子M²分別為 2.3 和 4.0。測(cè)試結(jié)果及遠(yuǎn)場(chǎng)光斑形態(tài)如圖3所示。