DPSS激光器技术参数

DPSS 激光器技术参数精要

DPSS（二极管泵浦固态激光器）激光器凭借其高稳定性、优异的光束质量和宽广的应用领域，已成为实验室、科研、检测以及工业生产中的关键光源。深入理解其技术参数，对于优化系统设计、提升实验效率和确保产品质量至关重要。本文旨在为行业从业者提供一份精炼的技术参数解析，助您在实际应用中做出更明智的选择。

DPSS 激光器的工作原理基于激光二极管（LD）的光泵浦，将能量注入到固态增益介质（如Nd:YAG、Nd:YVO4等）中，通过谐振腔实现激光输出。其核心技术参数主要体现在以下几个方面：

1. 输出功率与能量

• 平均输出功率 (Average Output Power, P_avg): 单位时间内激光器输出的平均光能，通常以瓦特（W）或毫瓦（mW）表示。对于连续波（CW）激光器，其平均功率即为实际输出功率。例如，一款常用的Nd:YAG DPSS激光器，其平均输出功率可达50W。
• 脉冲能量 (Pulse Energy, E_p): 在单脉冲模式下，激光器输出的总光能量，单位为焦耳（J）或毫焦耳（mJ）。脉冲能量是决定激光加工深度、打点精密度等关键因素。一款高功率的Nd:YVO4 DPSS激光器，其脉冲能量可达到100mJ。
• 峰值功率 (Peak Power, P_peak): 在脉冲激光器的极短脉冲持续时间内，输出光强的瞬时最大值，计算公式为 P_peak = E_p / τ，其中 τ 为脉冲宽度。高增益的DPSS激光器可实现极高的峰值功率，例如在纳秒脉冲宽度下，峰值功率可达MW级别。

2. 波长与光谱特性

• 中心波长 (Center Wavelength, λ): 激光输出的光谱中心位置，DPSS激光器常见的波长包括1064nm（基频）、532nm（二次谐波，绿光）、355nm（三次谐波，紫外）以及266nm（四次谐波）等。选择合适的波长取决于具体应用，例如1064nm常用于材料加工，532nm常用于标记和表面处理，而紫外激光则适用于精细微加工。
• 光谱宽度 (Spectral Width): 激光输出的谱线宽度，通常用FWHM（全宽度半最大值）表示。DPSS激光器通常具有窄的光谱宽度，保证了其单色性。对于特定光谱应用，如光谱分析，其光谱宽度需要精确控制。
• 模式特性 (Mode): 激光器输出的光束横向模式，如TEM₀₀（高斯模式）是最理想的模式，具有最小的发散角和最集中的光斑。TEM₀₀模式下，光斑能量分布均匀，对于要求高精度的应用至关重要。

3. 光束质量与稳定性

• 光束质量 (Beam Quality, M²): M²值是衡量激光光束质量的指标，M²=1表示完美的高斯光束。DPSS激光器通常具有优异的光束质量，M²值可低至1.0-1.2，这意味着其光束发散角小，易于聚焦到微小尺寸。
• 光束直径 (Beam Diameter, D): 在特定位置（通常是输出端口）光强的1/e²处的直径，单位为mm。光束直径与聚焦后的光斑大小直接相关。
• 光束指向稳定性 (Beam Pointing Stability): 激光输出光束指向的波动程度，单位为mrad或μrad。高指向稳定性是精密加工和测量应用的关键参数。DPSS激光器通常能提供极高的指向稳定性，例如±5 μrad/h。
• 功率稳定性 (Power Stability): 激光输出功率随时间变化的波动范围，通常以±%表示。优异的功率稳定性是保证加工一致性和测量重复性的基础。高性能DPSS激光器可实现±0.5%/h的功率稳定性。

4. 其他关键参数

• 脉冲宽度 (Pulse Duration, τ): 激光脉冲的持续时间，纳秒（ns）、皮秒（ps）乃至飞秒（fs）级别。超短脉冲激光器（皮秒、飞秒）因其“冷加工”特性，在精细微加工领域展现出独特的优势，例如可以有效减少热损伤。
• 重复频率 (Repetition Rate): 脉冲激光器单位时间内输出的脉冲数量，单位为Hz或kHz。高重复频率意味着更高的加工效率。
• 光电转换效率 (Optical-to-Optical Efficiency): 泵浦光功率与激光输出功率的比值。DPSS激光器在提高光电转换效率方面有显著优势，可降低运行成本。
• 工作模式 (Operating Mode): 如连续波（CW）、单脉冲、重复脉冲、调Q（Q-switching）、锁模（Mode-locking）等。

总结:

DPSS激光器技术的不断进步，使其在功率、波长、光束质量及稳定性等方面均达到了极高的水平。准确把握上述技术参数，将有助于从业者根据具体的应用需求，选用匹配的DPSS激光器，从而大化其性能表现，推动相关领域的科技创新与产业发展。