Modules de gain laser à pompage par diode

Choisissez RBAT pour les fonctions d’oscillateur ou de résonateur à plus faible ouverture, et REA pour les étages d’amplification nécessitant des barreaux plus grands ou une énergie plus élevée. RBAT couvre des diamètres de barreau de 2 à 4 mm, avec des limites de gamme de 150 W de puissance CW et 500 mJ d’énergie d’impulsion longue. REA s’étend de 4 à 32 mm et prend en charge jusqu’à 650 W CW ou 8 J, avec des usages typiques dans les amplificateurs MOPA nanoseconde et picoseconde, les résonateurs instables et les systèmes de laser peening. Le chevauchement à 4 mm signifie que le rôle optique et l’architecture de cavité comptent autant que le diamètre du barreau. Définissez la fonction requise d’oscillateur ou d’amplificateur, l’énergie d’impulsion, la puissance moyenne et l’ouverture du faisceau avant de choisir la série.

Sélectionnez le mode de pompage en fonction du cycle de fonctionnement visé, de la charge thermique et de la configuration de la cavité. Les modules laser à gain pompés par diode RBAT et REA sont tous deux proposés en versions CW et QCW, mais leurs configurations d’essai en cavité courte utilisent des coupleurs de sortie différents. RBAT utilise un coupleur de sortie à 80 % pour les essais CW et à 40 % pour le QCW, tandis que REA utilise 70 % pour le CW et 40 % pour le QCW. Les longueurs de cavité correspondantes sont de 165 mm + 5 mm pour RBAT et 280 mm + 5 mm pour REA, avec un miroir hautement réfléchissant 0.75mCC. Ces conditions optiques différentes signifient que les valeurs de sortie CW et QCW ne peuvent pas être comparées comme si seul l’entraînement électrique changeait. Confirmez le format d’impulsion, le taux de répétition, la charge thermique moyenne et l’optique de cavité pour la référence exacte.

Choisissez le YAG lorsque la robustesse, l’homogénéité et le fonctionnement à haute fréquence sont les priorités principales, tandis que le YLF peut convenir aux conceptions nécessitant une fluence de saturation élevée et une distorsion d’impulsion réduite. Le YAG présente une section efficace d’émission stimulée élevée et, en conséquence, une faible densité d’énergie stockée, mais l’effet de lentille thermique et la biréfringence de contrainte induite thermiquement peuvent limiter la puissance moyenne sous forte charge thermique. Le YLF présente un astigmatisme thermique relativement faible, même si l’erreur de front d’onde transmis et sa limite inférieure de fracture thermique doivent être examinées avec soin. Pour les grands amplificateurs YLF, le traitement MRF et des paires de barreaux A-cut orientées orthogonalement et de taille croissante peuvent être utilisés pour maîtriser l’erreur de front d’onde et la biréfringence thermique. Ce choix de matériau peut affecter la qualité de faisceau, l’efficacité de conversion en seconde harmonique et les performances de pompage Ti:Sapphire, OPA ou OPCPA sur toute la plage de barreaux de 2 à 32 mm.

Les valeurs de puissance de sortie doivent être considérées comme des résultats d’essais en cavité courte, associés à des conditions optiques définies, et non comme des sorties automatiquement obtenues dans chaque système laser. Parmi les dix variantes RBAT CW, un barreau de 2,00 mm avec une puissance de pompage de crête de 60 W délivre une puissance de sortie indiquée de 10 W, tandis qu’une version 2,00 mm à 240 W atteint 50 W. Au même niveau de pompage de 240 W, les variantes YAG de 2,50 mm et 3,00 mm atteignent respectivement 65 W et 75 W, alors que la variante YLF de 3,00 mm est donnée pour 35 W. Ces comparaisons montrent que le diamètre du barreau et la configuration du milieu amplificateur influencent les performances au même titre que la puissance de pompage. Le dimensionnement ne doit donc pas se fonder uniquement sur la puissance de pompage ou le diamètre. Pour prévoir les performances du système, utilisez la cavité visée, le coupleur de sortie, le système de refroidissement et la taille du mode optique.

RBAT convient aux applications de résonateur utilisant des barreaux de plus petit diamètre, tandis que REA est destiné aux fonctions d’amplification à plus haute énergie et aux grands résonateurs. Les usages typiques de RBAT incluent les oscillateurs monomodes pour systèmes MOPA pulsés, les lasers Q-switchés nanoseconde à 532 nm pompés en CW et les émetteurs LiDAR. REA est adapté à l’amplification MOPA nanoseconde et picoseconde, aux résonateurs oscillateurs instables et au laser peening. Les limites de gamme de 500 mJ et 150 W pour RBAT, contre 8 J et 650 W pour REA, montrent que les deux séries ciblent des niveaux différents d’énergie et de puissance moyenne. Le champ d’application plus large comprend également le LiDAR aéroporté, l’amplification de trains d’impulsions, le diagnostic d’écoulement et le pompage de systèmes Ti:Sapphire, OPA et OPCPA. Le choix final doit se baser sur le format d’impulsion, l’ouverture, le gain requis, le taux de répétition et les exigences de conversion en aval.

Avant de valider un module, confirmez le milieu amplificateur, le diamètre et la longueur du barreau, le nombre de barrettes de diodes, le mode de pompage, les conditions d’alimentation, l’optique de cavité et le système de refroidissement correspondant à la référence choisie. Le matériau amplificateur, la géométrie du barreau et le nombre de barrettes de diodes étant configurables, la seule désignation de la série ne suffit pas pour une conception pilotée par interfaces. Les dix variantes RBAT CW de cette comparaison couvrent des diamètres de barreau de 2,00 à 3,00 mm, des puissances de pompage de crête de 60 à 300 W et des puissances de sortie de 10 à 100 W, tandis que les séries plus larges vont jusqu’à 4 mm pour RBAT et 32 mm pour REA. Le montage mécanique, les raccords de liquide de refroidissement, les interfaces électriques, les revêtements, la polarisation et les exigences en matière de longueur d’onde nécessitent également une définition précise de la variante. Le châssis, le driver et le matériel de gestion thermique ne doivent pas être finalisés sur la seule base des limites globales de la famille. Lors de la revue finale de conception, utilisez les données d’interface et de qualification propres à la référence.