Research Progress of Beam Quality Optimization Technology for Solid-state MOPA Lasers

ZHANG Yijia; FU Xinpeng; RUAN Di; LIU Zhen; FU Xihong; BAI Suping; WANG Ji

doi:10.37188/CJL.20250087

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Research Progress of Beam Quality Optimization Technology for Solid-state MOPA Lasers

Device Fabrication and Physics | 更新时间：2025-10-30

- Research Progress of Beam Quality Optimization Technology for Solid-state MOPA Lasers
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 46, Issue 10, Pages: 1916-1929(2025)
- 作者机构：
  
  1.长春理工大学光电工程学院，吉林长春 130022
  2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  3.长春理工大学物理学院，吉林长春 130022
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R＆D Program of China(2023YFB4605102);Science and Technology Development Program of Jilin Province(20220508036RC)
- DOI：10.37188/CJL.20250087
  CLC： TN248.1
- CSTR：32170.14.CJL.20250087
- Received：21 March 2025，
  
  Revised：2025-04-09，
  
  Published：25 October 2025
- 稿件说明：
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张益嘉,付鑫鹏,阮迪等.固体MOPA激光器光束质量优化技术研究进展[J].发光学报,2025,46(10):1916-1929.

ZHANG Yijia,FU Xinpeng,RUAN Di,et al.Research Progress of Beam Quality Optimization Technology for Solid-state MOPA Lasers[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(10):1916-1929.
张益嘉,付鑫鹏,阮迪等.固体MOPA激光器光束质量优化技术研究进展[J].发光学报,2025,46(10):1916-1929. DOI： 10.37188/CJL.20250087. CSTR： 32170.14.CJL.20250087.

ZHANG Yijia,FU Xinpeng,RUAN Di,et al.Research Progress of Beam Quality Optimization Technology for Solid-state MOPA Lasers[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(10):1916-1929. DOI： 10.37188/CJL.20250087. CSTR： 32170.14.CJL.20250087.

摘要

固体MOPA（Master oscillator power amplifier）激光器是一种通过将固体激光器的主振荡器与功率放大器组合，放大低功率信号以输出高功率激光的装置，在激光加工、精密测量、医疗治疗和科学研究等领域有着广泛应用。光束质量作为激光器输出性能的关键指标，直接决定了激光器在这些应用中的效果和精度。但由于固体MOPA激光器中热效应的存在，激光输出过程中常伴随着光束质量的持续恶化，导致性能降低，因此优化光束质量便成为激光器性能提升的关键，在激光器的设计与应用中具有重要的研究与实践意义。本文综述了固体MOPA激光器光束质量优化技术的研究进展，重点介绍了热效应抑制技术、负透镜法、相位共轭法、可变形镜法、球差自补偿法、增益导引法和光束整形法等优化方法。通过分析这些技术的原理、实验进展及应用效果，讨论了它们在提高光束质量方面的挑战和创新成果。此外，文章还指出了固体MOPA激光器在高功率、高效率条件下光束质量优化的难点，并展望了未来可能的研究方向和技术突破。

Abstract

Solid-state master oscillator power amplifier （MOPA） lasers are devices that combine the master oscillator and power amplifier of solid-state lasers to amplify low-power signals and output high-power lasers. They are widely used in laser processing， precision measurement， medical treatment， and scientific research. Beam quality， as a key indicator of laser output performance， directly determines the effect and accuracy of the laser in these applications. However， due to the thermal effect in solid-state MOPA lasers， the beam quality often deteriorates continuously during the laser output process， leading to performance degradation. Therefore， optimizing beam quality has become a key to improving laser performance and has significant research and practical significance in the design and application of lasers. This paper reviews the research progress of beam quality optimization techniques for solid-state MOPA lasers， focusing on introducing optimization methods such as thermal effect suppression technology， negative lens method， phase conjugation method， deformable mirror method， spherical aberration self-compensation method， gain guiding method， and beam shaping method. By analyzing the principles， experimental progress， and application effects of these technologies， the challenges and innovative achievements in improving beam quality are discussed. In addition， the difficulties in optimizing beam quality under high-power and high-efficiency conditions for solid-state MOPA lasers are pointed out by the article， and possible future research directions and technological breakthroughs are anticipated.

关键词

Keywords

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