2024年4月29日发(作者：金立天鉴翻盖手机)

固体激光原理与技术综合实验

半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管

（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列

优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光

器的发展方向。本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试

技术，以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。

实验一 半导体泵浦光源特性测量实验

【实验目的】

1．掌握半导体泵浦激光器的原理

【实验仪器】

2．掌握半导体泵浦激光器的使用方法

半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件

【实验原理】

上世纪80年代起，生长半导体激光器（LD）技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和

效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比，

DPSL的效率大大提高，体积大大减小。在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使

其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。泵浦耦合方式主要有端面泵

浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、

空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。

端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式，如下：（图1）

直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益

介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合

方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。

间接耦合：指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。

本实验采用间接耦合方式，间接耦合常见的方法有三种，如下：

a 组合透镜系统耦合：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。

b 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的

大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。

c 光纤耦合：指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合，优点是结构灵活。

本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直，压缩发散角，然后采用组合透镜对泵

浦光束进行整形变换，各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜，耦合效率高。本实验的压缩和耦

合如（图 2）所示

LD

激光晶体

1.

LD

组合透镜

2.

激光晶体

LD

自聚焦透镜激光晶体

3.

LD

光纤

4.

激光晶体

图 1 半导体激光泵浦固体激光器的常用耦合方式

1.直接耦合 2.组合透镜耦合 3.自聚焦透镜耦合

4.光纤耦合

快轴准直

光纤微透镜

电源

TEC和

LD

散热片

耦合系统

Nd:YAG

图 2 本实验LD光束快轴压缩耦合泵浦简图

【仪器调节步骤】

1、808nm半导体泵浦光源的I-P曲线测量

图3 半导体泵浦光源I-P测试的光路实物图

如实物照片（图3），将808nm半导体泵浦光源固定于谐振腔光路导轨座的