Твердотельный лазер с диодной накачкой (Diode-pumped solid-state laser, DPSS) — разновидность твердотельного лазера, в которой в качестве накачки используется лазерный диод. DPSS-лазеры характеризуются высокой эффективностью и компактностью по сравнению с газовыми и другими твердотельными лазерами. В последние годы DPSS-лазеры приобрели особую популярность как источники излучения в лазерных указках зеленого, желтого и некоторых других цветов.

Устройство

Типичная схема рассмотрена на примере зеленого лазера. Источником накачки является мощный инфракрасный лазерный диод (от 100мВт до нескольких ватт) с длиной волны 808 нм. Этим диодом накачивается кристалл алюмо-иттриевыего граната или ортованадата иттрия. Кристалл излучает на длине волны 1064 нм. Следующей ступенью является нелинейная оптическая система из кристалла титанил фосфата калия (KTiOPO4, KTP). В нем исходная частота излучения удваивается, и выходной луч имеет длину волны 532 нм, что соответствует зеленому цвету видимого излучения. КПД этой системы составляет примерно 20%. На выходе обычно ставят ИК-фильтр, чтобы убрать остатки излучения от диода накачки, хотя в слабых и дешевых моделях им часто пренебрегают. Желтые и синие лазеры имеют еще более сложную структуру. Так, в желтом лазере излучение на длине волны 808нм конвертируется в излучение 1064нм, которое далее конвертируется в 1342нм и только потом осуществляется удвоение частоты. КПД таких лазеров может быть менее 3% ^[1]

Сравнение с полупроводниковыми лазерами

Основное преиимущество DPSS-лазеров по сравнению с лазерными диодами - высокое качество излучения, как с точки зрения монохроматичности, так и с точки зрения фокусировки и расходимости луча. DPSS-лазеры имеют более узкий диапазон длин волн ( меньше 1 нм ^[2] в сравнению с 5-20 нм у диодных лазеров ^[3]) и значительно меньшую расходимость луча. Благодаря низкой зависимости выходного луча от входного возможно использование более дешевых и мощных многомодовых лазерных диодов в качестве источника накачки, а также линейки из нескольких диодов, накачивающих один кристалл.

С другой стороны полупроводниковые лазеры проще в использовании и дешевле DPSS, имеют больший КПД. Лазерные диоды продаются в виде законченных дискретных элементов, которые требуют только электропитания и фокусировки, в то время как твердотельный лазер содержит много дополнительных, прецизионных деталей, чувствительных к ударам и вибрациям. В случае, если высокое качество луча не требуется, многомодовые лазерные диоды выдают большую мощность при тех же (или меньших) габаритах и электропитании. Кроме того лазерные диоды могут работать при большем диапазоне температур и выдерживают более высокочастотный режим модуляции ^[4]

Примечания