二极管泵浦1064nm单频Nd_YAG激光器输出功率稳定控制系统设计

激光设计

第32卷第4期2011年7月

文章编号:1002 2082(2011)04 0791 06

应 用 光 学

JournalofAppliedOpticsVol 32No.4Jul 2011

二极管泵浦1064nm单频Nd YAG激光器输出

功率稳定控制系统设计

郑 毅,邢俊红,焦明星,王为梁

(西安理工大学机械与精密仪器工程学院精密仪器系,陕西西安710048)

摘 要:介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1064nm单频Nd YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1064nm单频Nd YAG激光器的输出功率约为11.5mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130min内优于1.3%。关键词:功率稳定性;单频激光器;Nd YAG晶体;反馈控制;ADuC848微处理器

中图分类号:TN249 文献标志码:A

Controlsystemforstabilizingoutputpowerofdiode pumped

single frequencyNd YAGlaserat1064nm

ZHENGYi,XINGJun hong,JIAOMing xing,WANGWei liang

(DepartmentofPrecisionInstruments,FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering,

Xi anUniversityofTechnology,Xi an710048,China)

Abstract:Thestabilityoflaseroutputpowerisoneoftheimportantparameterstoevaluatethelaserperformance.Thispaperintroducedtheoperationprincipleandthestructuralfeaturesofalaser diode(LD)end pumpedsingle frequencyNd YAGlaserat1064nm,analyzedthemainfactorsthataffectedthestabilityoftheNd YAGlaseroutputpower,proposedandex perimentallystudiedacontrolschemeforstabilizingtheNd YAGlaseroutputpower.SincetheoutputpoweroftheNd YAGlaserwasproportionaltotheLD sinjectioncurrentwhenthetemperatureoftheLDandtheNd YAGcrystalrodwasstable,thecontrolschemestrictlycontrolledthetemperatureoftheLDandtheNd YAGcrystalrod,andtheLD sinjectioncur rentwasadjustedthroughanegativefeedbackcontrolsystemwhentheNd YAGlaseroutputpowerfluctuated.TheexperimentalresultsindicatedthatwhentheoutputpoweroftheLD pumpedsingle frequencyNd YAGlaserat1064nmwasabout11.5mW,thelaseroutputpowerstabilitywasbetterthan1.3%within130minusingthedesignedcontrolsystem.Keywords:powerstability;single frequencylaser;Nd YAGcrystal;feedbackcontrol;ADuC848microprocessor

收稿日期:2010 11 05; 修回日期:2011 05 12

基金项目:国家自然科学基金(50775180);西安市科技计划(CXY08009)

作者简介:郑毅(1971-),男,陕西西安人,讲师,博士研究生,主要从事激光光电测量与控制技术等方面的教学和研究工作。E mail:zhengyixaut@163.com