結(jié)構(gòu)緊湊、高功率，以及高光束質(zhì)量的偏振激光器在諸如微加工和高效諧波生產(chǎn)等工業(yè)和研究領(lǐng)域的應用需求正不斷增長。通過對晶體形狀、冷卻機制及諧振器設(shè)計等要素的優(yōu)化組合， 激光器和放大器之類的激光器產(chǎn)品呈現(xiàn)出以下優(yōu)點：短脈寬、高峰值功率、高脈沖重復率和高平均功率下的高光束質(zhì)量。同時，他們還可以為光束形狀提供高度的靈活性，從圓形光束, 到線形一維和二維平頂光束，再到矩形光束等等，從而為門類廣泛的特殊應用提供附加價值。

短脈沖激光器

為了以低成本實現(xiàn)高光束質(zhì)量以及高輸出功率，人們提出了一種創(chuàng)新的板條激光器概念（圖1）。半導體（二極管）通過諧振腔腔鏡與它們的線型光束形狀進行耦合。

圖1：端面泵浦板條和帶混合諧振器的電光調(diào)Q的激光器的示意圖。

然后，一塊板條狀的有源晶振通過二極管與一塊通過兩側(cè)大表面進行傳導冷卻的薄晶體進行局部泵浦，從而使垂直于激光束方向的熱流保持一維。這可以得到可控的熱柱面透鏡，并且不會發(fā)生去極化和相位變形等現(xiàn)象。

在該設(shè)置中，調(diào)Q脈沖由一個偏光器和一個普克爾盒（Pockels cell）生成。激光束多次穿過諧振器，并且可以在光腔鏡的邊緣上解耦，這與傳統(tǒng)的板條式CO2 激光器有些相似。

圖2： 電光調(diào)Q 的InnoSlab 激光器的定制光束形狀。

整個諧振器短于10cm，從而使脈寬低于10ns，并且獲得高峰值功率。 此外，光束形狀可以輕易變換，從圓形高斯, 到線型一維或二維平頂光束，定制的光束形狀是理想的工業(yè)應用解決方案的基礎(chǔ)（圖2）。

調(diào)Q的InnoSlab激光器的參數(shù)包括：

• 脈沖能量達50mJ

• 光束質(zhì)量M2 <1.3

• 脈沖寬度至4ns

• 峰值功率達6MW

• 脈沖重復頻率達100kHz

• 平均功率達600W

•  可提供的波長為1064nm,532nm,355nm和266nm

超短脈沖激光器

使用相同的泵浦方案、板條幾何形狀和光腔鏡配置，可以獲得優(yōu)異的多通道放大器（圖3）。InnoSlab激光放大器的優(yōu)勢包括其很大的放大系數(shù)、高效率的功率和能量提取、功率和能量的可升級性，以及播種屬性的保留（光束質(zhì)量，脈沖寬度等）。 這才使得超短脈沖能實現(xiàn)千瓦功率以及多毫焦耳的能量。

圖3：InnoSlab 激光放大器的示意圖

基于InnoSlab激光放大器的概念，引入了不同型號的超短脈沖激光器，其相關(guān)參數(shù)如下：

• 光束質(zhì)量M2<1.3

• 脈沖能量達2000&mu;J

• 脈寬至600fs

• 峰值功率達200MW

• 脈沖重復率達100MHz

• 平均功率達400W

• 可提供的波長：1064nm,532nm,355nm和266nm

工業(yè)應用示例

亞表面雕刻。通過將短脈沖激光束聚焦到玻璃塊中，脈沖能量在聚焦區(qū)被很大程度地吸收，從而引發(fā)材料的熔化和蒸發(fā)。由于與熔化和蒸發(fā)相關(guān)的機械應力，在玻璃中產(chǎn)生了大小為100&mu;m的裂紋，并被肉眼識別為標記點。用這種方式，可以實現(xiàn)logo和商標的亞表面打標。

圖4：通過在玻璃中進行精密鉆孔，可以得到與深度有關(guān)的橫截面的鉆孔（所示的孔用彩色液體填充以增加可視性）

玻璃鉆孔。圖4顯示了通過正向消融方式加工玻璃的原理和可能性。 與亞表面雕刻相比，在玻璃切割和鉆孔時，焦點在于底部表面。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、可重復和高速的玻璃加工。 通過使用頻率為100kHz的調(diào)Q型InnoSlab激光器，可以實現(xiàn)的體積消融率>1.5mm3/s。該工藝已被用于淋浴器的玻璃板、玻璃蓋板以及太陽能光電板上的接觸孔等鉆孔應用領(lǐng)域。

切割和研磨玻璃。 使用高功率皮秒激光器并結(jié)合逐層消融工藝能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃或藍寶石片的整體切割。 使用250W 的皮秒激光器可以實現(xiàn)高達2mm3/s的體積燒蝕率（圖5）

圖5：采用皮秒激光器進行逐層消融加工，用于切割和研磨藍寶石，顯示的是通過功率（a）的體積燒蝕率和藍寶石表蓋（b）的示例

切割透明和脆性材料。 一種類似于亞表面雕刻的工藝可用于分離透明和脆性材料，如玻璃和藍寶石。 該方法也稱為絲狀切割，廣泛應用于藍寶石和玻璃板的分離。藍寶石或玻璃板的典型厚度<0.7mm。 切割邊緣質(zhì)量高，裂紋低于5&mu;m。切割速度可達幾米/秒。

壓花圓柱雕刻。新型高功率超短脈沖激光光源的出現(xiàn)，推動了使用皮秒激光器對大尺寸金屬表面進行壓花和印刷等3D微結(jié)構(gòu)化應用的發(fā)展。