Assessment of high-power kW-class single-diode bars for use in highly efficient pulsed solid state laser systems

Abstract

In this work, we present measurements of efficiency-optimized 940 nm diode laser bars with long resonators that are constructed with robustly passivated output facets at the Ferdinand-Braun-Institut (FBH). The measurements were performed at room temperature on a test bench developed at HiLASE Centre, as a function of operating condition. The single-diode bars generated > 1.0 kW when tested with 1 ms pulses at 1-10Hz operating frequency, corresponding to > 1 J per pulse. The maximum electrical-to-optical efficiency was > 60 %, with operating efficiency at 1 kW of > 50%, limited by the ~ 200 µΩ resistance of the bar packaging. In addition, slow axis divergence at 1 kW was below 6° FWHM and spectral width at 1 kW was below 7 nm FWHM, as needed for pumping Yb-doped solid state amplifier crystals.

Advancements in Packaging of Kilo-Watts Level High Power Diode Lasers for DPSSLs Applications

“…The key merits for diode laser pumping of solid state lasers are 1) efficient transport of pump power to the gain medium; 2) efficient absorption of pump radiation; 3) high uniformity of absorbed pump power density and 4) high durability under various working conditions [4][5]. Therefore, selection of diode laser pumping sources with the right wavelength, narrow spectral width, proper beam distribution, and high reliability needs to be taken into account.…”

“…Накачка твердотельных лазеров является одним из наиболее важных применений высокомощных диодных лазеров. На производительность DPSSLS в значительной степени влияют основные параметры источников накачки диодных лазеров, такие как выходная мощность, длина волны, ширина спектра и качество луча и т. д. Ключевыми преимуществами твердотельных лазеров с диодной накачкой являются: 1) эффективный перенос мощности насоса в усиливающую среду; 2) эффективное поглощение излучения накачки; 3) высокая однородность плотности поглощаемой мощности насоса и 4) высокая прочность в различных условиях работы [4][5]. Поэтому необходимо учитывать выбор источников диодной лазерной накачки с правильной длиной волны, узкой спектральной шириной, правильным распределением пучка и высокой надежностью.…”