白皮书
天博体育app下载优势白皮书系列＃2：
不变梁属性
概述
光学泵送的半导体激光器（天博体育app下载）是一项独特的专利技术，它结合了激光二极管，DPSS（二极管泵送固态）和离子激光器的最期望的属性，同时消除了其构成构成的限制。他们的关键优势之一是自由调节大范围内的输出功率（10-100％），而不会影响重要的输出梁参数，包括梁的差异，梁的形状和光束指向。
天博体育app下载本系列中的白皮书：
＃1。波长灵活性
＃2。 不变光束属性
＃3。 无模式噪声（“绿噪声”）
＃4。 优越的可靠性 - 巨大的安装基础
独立电源调整的优势
能够改变激光输出功率或以低于其最大功率操作激光器的能力通常是重要的功能。在许多情况下，使用“电源旋钮”对于优化过程或实验等实验至关重要，例如防止检测器饱和或样品损坏。通常，最好以降低功率进行系统对齐和测试，以最大程度地减少损害风险并最大程度地提高眼睛安全性。诸如Sted之类的超分辨率显微镜技术也需要精细的功率调节以优化纳米尺度分辨率。因此，与诉诸某种类型的衰减器相比，平稳降低输出功率的选项更加理想，既易于使用和设置简单。
不幸的是，在大多数其他固态激光器中，降低了制造商指定的最佳值的功率，还损害了光束属性：尤其是光束发散，梁直径，模式质量和光束指向。原因是一种称为热透镜的现象，它是基于块状材料（例如nd：yvo的固态激光器共有的）4.
热透镜的问题
光学泵送激光增益晶体或玻璃时，某些泵功率不可避免地会转换为热量。另外，激光束的自动化加热晶体的活性体积。为了稳定性能并避免损坏，增益晶体以某种方式冷却。这可以采用被动散热器，水冷却，热电（TE）冷却甚至低温冷却的形式。无论冷却类型如何，去除热量都是通过一个或多个晶体表面进行的。在稳态操作下，这在增益晶体中设置了热梯度。
图1：在基于散装晶体的光学泵送的激光器中，泵的光导致不良的径向热梯度，并且通常也导致纵向梯度，从而导致透镜的强烈热透镜与透镜的强力随泵的变化而变化。。
该热梯度有两个后果。首先，根据激光介质中的温度分布而变化。此外，晶体在加热时会膨胀，从而在其光学表面的曲率变化中会发生变化。在最简单的末端圆柱激光杆的最简单情况下，这些效果产生了一个球形镜头，其功率与晶体和泵功率的长度成正比。此外，晶状体功率也可能受任何纵向梯度的影响，尤其是如果增益晶体仅从一端泵送。
优化高质量高斯梁曲线（TEM中的输出功率00）需要仔细设计谐振器，其中包括带有泵送体积的激光模式的最佳空间匹配。光学表面的曲率的任何变化或（等效地）在操作过程中折射率的空间梯度将导致次优质量或效率，因为这些“热透镜”效应。当然，该热镜的程度取决于应用于激光介质的泵功率。
在固态激光器中，热透镜将改变输出束发散和直径。在高性能激光器中™工业DPSS激光族家庭，称为Thermatrak™通过在调整电源时移动电动腔内镜头来解决此问题。相反，在低性能DPSS激光器中，没有控制热镜头，并且随着泵功率的变化，其变化将导致光束参数变化，效率降低和有限的可用功率范围。由于大多数商业DPSS激光器不包括可变补偿，因此仅在指定的输出功率下保证其输出光束参数。
天博体育app下载 - 薄增益芯片 - 无热镜头
在天博体育app下载中，增益介质是半导体量子孔的非常薄（<10μm）的盘，覆盖介电层的介电层，充当后表面总反射器。后表面又粘合到积极冷却的散热器上，有效冷却半导体结构。尽管径向热梯度仍然是由于激光的运行而导致的，但整个结构是如此薄，以至于热透镜可以忽略不计。实际上，增益材料中的路径长度大约为1000次小于典型的DPS。
为了确认可忽略不计的热透镜的假设，连贯的工程师进行了一系列测试，以监视天博体育app下载增益芯片的光学特性，其中故意创建了热梯度，并在其中产生了热梯度并进行了外部测量。此外，即使在Full 天博体育app下载输出功率下，测试梯度的设计明显大于正常激光操作下可以开发的任何方法。
图2显示了这些测试中使用的设置。在这里，使用楔形梁弹圈对天博体育app下载激光腔进行了修改，使测试梁可以探测天博体育app下载芯片，因为它通过不同量的泵功率同时照射。具体而言，第一个梁弹奏者将980 nm处的连贯的单模激光束分开，因此其强度的一部分反射在天博体育app下载芯片上，部分反射从超级灯参考镜子反射。第二梁弹奏者将这些反射的光束重组为称为Mach-Zhhnder干涉仪的构型。然后使用CCD摄像头扩展重组光束并查看。
如果天博体育app下载芯片保持平坦而没有热透镜，则相机的图像在其轮廓上将均匀。相反，任何热透镜都将显示为黑暗和光线干扰条纹，其间距可以定量地测量任何透镜或其他梁失真的程度。用加热的镜子代替天博体育app下载增益芯片对该测试钻机进行仔细评估表明，在980 nm的测试波长下，它可以辨别出小于λ/50的波长畸变。
图2： 天博体育app下载增益芯片的光学性能通过将其纳入基于高氧值的单频980 nm测试激光器中，通过将其合并到马赫德尔干涉仪中。
在测试中，天博体育app下载中的泵激光聚焦到直径仅为420μm的斑点。该泵激光器的功率在零和9瓦之间变化。即使在这种极端的热载荷下，总波前失真几乎无法检测到〜λ/40。
实际激光性能数据
当然，在实际操作下是真正的激光性能。为了充分利用这种缺乏热透镜，需要坚固的整体腔设计，其中所有其他光学机械或光学机械对泵功率的变化都不敏感。当发生热透镜时，在梁发散和梁直径中观察到输出梁的最明显变化。这些也是苛刻应用的最关键参数，例如基于激光的成像和泵送钛蓝宝石激光器。
图3： 在Verdi系列天博体育app下载中，将输出功率通过数量级来改变，导致输出光束发散没有有意义的变化。
相干工程师进行了全面的实验系列，以直接查找这些参数的变化，这是输出功率的函数。具体而言，8瓦Verdi G激光器的532 nm输出在数量从几百毫瓦到8瓦的速度范围内逐步变化。即使在输出功率的巨大变化中，梁直径和梁发散都非常恒定，并且在规格中保持良好状态，如图3和4中的典型数据集所示。
图4： 在Verdi系列天博体育app下载中，将输出功率通过数量级来改变，导致输出光束直径没有任何有意义的变化。
摘要
CW可见和IR激光源的主要技术选择包括DPSS激光器和天博体育app下载。 天博体育app下载提供了几种唯一的优势，其中之一是梁参数的不变性，即使泵（和输出）功率在数量级上变化。与其他固态激光器相比，此优势可实现更轻松的系统设置和更方便的日常操作，最终提供更好的性能/成本比。