窄线宽激光的波导结构所决定的小模场面积和较长的作用距离降低了激光阈值,但同时也大大增加了非线性效应产生的可能性。在大多数情况下非线性会降低转换效率,而且非线性效应也是制约窄线宽激光功率提升的重要因素。窄线宽激光器有哪些特点?

1、冷却

作为一种全固态激光器,窄线宽激光与传统激光器一样由能够产生光子的增益介质(掺稀土离子窄线宽)、使光子得到反馈并在介质中进行谐振放大的光学谐振腔(由窄线宽光栅、光线反射器或垂直切割的窄线宽端面构成)和激励光跃迁的泵浦源(半导体激光器)三大基本部分构成,大功率的窄线宽激光器通常还带有冷却装置(通常是风冷或水冷)。

2、激光输出

窄线宽激光的工作原理与其他激光器相同,即泵浦光将窄线宽处掺杂稀土离子的电子从基态激发到高能量态。高能状态的电子寿命很短,很快放松的亚稳状态长寿命以非辐射的形式,释放光子的形式自发发射,然后引发一个新的辐射跃迁,产生光子,光子完全相同的属性(包括频率、相位、极化,等等)来诱发这个过程,这通常被称为受激辐射。虽然之初的光子来自自发辐射,但通过反馈共振产生的受激辐射光子越来越多,即光子在这个共振过程中获得。一旦光子在谐振腔中获得的增益大于它们在谐振腔中的损失,它们将在谐振腔的输出端得到激光输出。高功率窄线宽激光可以通过单个窄线宽激光腔直接输出,也可以通过步进放大获得。

对于一些有特殊要求的高功率窄线宽激光器,如高功率脉冲窄线宽激光、高功率窄线宽激光,单台窄线宽激光很难实现,即由一个主振荡器和一个或多个放大器组成。主振荡器为低功率脉冲或窄线宽激光器,用于生产性能优良的种子激光器。由于平均功率低,其光束质量、光谱特性和时域特性易于控制。