CN105591267A - 一种多波长泵浦免温控固体激光器及多波长选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多波长泵浦免温控固体激光器，泵浦源LD阵列热沉上设置有多波长LD阵列，多波长LD阵列的发光面对准泵浦光整形镜和泵浦光耦合镜的入射端面，多波长LD阵列出射的多波长泵浦光经泵浦光整形镜整形后，通过在泵浦光耦合镜中的全反射及耦合后依次进入1064nm全反镜、端面键合纯YAG和Nd:YAG激光增益介质，调Q系统置于Nd:YAG激光增益介质和1064nm输出镜之间。还公开了一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，本发明可实现激光器免温控运转，无需温控或波长锁定器件；泵浦光能量的吸收转换效率高；泵浦光吸收转换效率稳定，后期输出激光功率稳定；激光器输出性能对环境温度变化不敏感。

Description

一种多波长泵浦免温控固体激光器及多波长选择方法

技术领域

本发明属于激光技术领域，特别涉及一种多波长泵浦免温控固体激光器，还涉及一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，在国防、军事、民用等领域具有广泛的应用价值。

技术背景

激光二极管泵浦固体激光器(DiodesPumpedSolid-StateLaser—DPL)具有长寿命、高效率、高光束质量、高稳定性等优点，是目前固体激光器的一个主要的发展方向。但是这种激光器自发明至今的发展中，体积、重量和功耗没有得到明显改善，小型轻量化技术瓶颈一直没能获得突破，严重制约着其在更高层次和更广范围的应用。根本原因是激光二极管(LD)的发射谱线较窄，波长线宽仅为3nm左右，在DPL设计中往往需要将其发射谱线中心与激光介质Nd:YAG吸收谱峰相匹配，以达到有效利用泵浦能量的目的。但是由于LD发射波长会随其工作温度变化，一旦LD随温度变化发生波长漂移，将导致与工作物质的吸收谱线失配，造成泵浦光吸收效率降低，激光器功率/能量下降，从而温度波动导致激光器输出功率不稳定。因此，为了使泵浦光波长与激光介质Nd:YAG吸收峰相匹配，获得较高的泵浦光吸收效率，需要对其进行激光泵浦源LD进行精确的波长控制。

目前报道的LD波长控制主要有两种，一种是用TEC传导冷却结合闭环温控的手段控制LD的工作温度，优点是直接、有效。但附加的温控系统成为激光器的重要组成部分，同时也导致了激光器体积、重量和功耗的严重增加，限制了激光器的小型化和高效率的应用与发展。另一种是在激光腔外加光栅使特定波长形成反馈，从而引导谐振腔中波长的锁定。这种方法的优点是附加设备的体积小、重量轻，而且没有额外功耗。但是外加光栅本身也是精密光学元件，需要很高的调整精度，且波长锁定效果受环境温度影响明显。这两种解决LD波长漂移的方法都存在一定适用性受限问题。

因此，DPL激光器的免温控条件下宽温度范围稳定运转成为值得关注的问题。发明人在DPL激光器研究过程中发现，随着LD工作温度的不断变化，虽然发射中心波长随之漂移，但是输出功率基本保持不变。而激光输出能量会由于泵浦光和增益介质谱线失配而波动起伏。如果摒弃传统的定点精确温控思路，科学的扩展LD谱线数量，使得在较宽的温度范围内，实现多波长LD泵浦光和Nd:YAG吸收谱较好匹配。并采取有效措施确保多波长LD泵浦光在激光介质内有足够的吸收长度，尽管与Nd:YAG吸收谱失配的泵浦光吸收系数较低，仍能够获得理想的吸收效率，使激光输出性能保持不变，进而获得激光器宽温度范围免温控运转。同时，采用不同波长有序混合的泵浦光改善其在激光介质内的吸收和增益匀化，就可解决DPL激光器免温控宽温度范围稳定工作的难题，减小巨大的温控系统，实现激光器小型轻量化，同时也可节约温控所需的巨大功耗。目前，未见基于长吸收距离的多波长LD泵浦免温控激光器的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种多波长泵浦免温控固体激光器，还提供一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法。

一种多波长泵浦免温控固体激光器，包括泵浦源LD阵列热沉，泵浦源LD阵列热沉上设置有多波长LD阵列，多波长LD阵列的发光面对准泵浦光整形镜和泵浦光耦合镜的入射端面，多波长LD阵列出射的多波长泵浦光经泵浦光整形镜整形后，通过在泵浦光耦合镜中的全反射及耦合后依次进入1064nm全反镜、端面键合纯YAG和Nd:YAG激光增益介质，调Q系统置于Nd:YAG激光增益介质和1064nm输出镜之间。

一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，包括以下步骤：

步骤1：设定Nd:YAG激光增益介质的掺杂浓度和吸收长度，设定多波长LD阵列的波长变化范围，设定多波长LD阵列的波长泵浦能量比例范围，设定LD的免温控波长范围；

步骤2：在多波长LD阵列的波长变化范围内以及多波长LD阵列的波长的泵浦能量比例范围内选择多波长LD阵列的波长组合及对应的泵浦能量比例；

步骤3：计算多波长LD阵列的激光器输出能量E₀；

具体为：

其中，η为η_q·η_b·η_r·η_e·η_s，η_q为量子效率，η_b为交叠效率，η_r为辐射量子效率，η_e为激光提取效率，η_s为斯托克斯损失，A_i为不同波长LD所输出光能量的加权系数，加权系数A₁～A_N之和为1，为各个波长的频域中发射谱线中心光强，λ_i为各个波长，λ_0i为多波长LD中心波长，α(λ_i，β)为Nd:YAG激光增益介质的吸收系数曲线由函数，i为波长的序号，i∈{1～N}，L为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质中的光程；

步骤4：计算Nd:YAG激光增益介质中的吸收效率ε，

具体为：

其中，

计算免温控温度范围内的输出激光能量的不稳定性κ；

具体为：

E_0MAX为免温控温度范围内E₀的最大值，E_0MIN为免温控温度范围内E₀的最小值；

步骤5：判断Nd:YAG激光增益介质中的吸收效率ε和输出激光能量的不稳定性κ是否达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，

如果达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，将当前选择的多波长LD阵列的波长组合及对应的泵浦能量比例作为矩阵的行向量放入记录矩阵，将记录矩阵中各个行向量按照在Nd:YAG激光增益介质中吸收效率ε的大小对行向量进行排列，进入步骤6；

如果没有达到Nd:YAG激光增益介质中的吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，进入步骤6；

步骤6：如果多波长LD阵列的波长以及泵浦能量比例遍历完成，则在矩阵中选取最高Nd:YAG激光增益介质的吸收效率对应的行向量中的多波长数据组合和波长泵浦能量比例，如果多波长LD阵列的波长以及泵浦能量比例遍历没有完成，则返回步骤2。

其基本思路是在对LD发射光谱线特性和Nd:YAG晶体吸收特性分析的基础上，研究二者的匹配耦合问题，通过科学的扩展LD谱线数量，使得在较宽的温度范围内，实现多波长LD泵浦光和Nd:YAG吸收谱较好匹配，并通过一定的吸收长度获得较好的吸收效率，从而保证在宽温度范围内免温控激光器正常工作。

实施本发明的技术方案如下：

本发明中激光泵浦源为LD阵列，其单一波长的LD发射谱线宽度较窄，图1是波长为808nm的LD发射谱线，发射谱线半高全宽约为2～4nm，随着工作温度的升高，LD谐振腔的折射率和谐振腔的尺寸发生变化，造成输出波长往长波方向漂移，其变化量为0.2～0.3nm/℃。图2是长度3.81mm、掺杂浓度为6.5％的Nd:YAG晶体透过率曲线。可以发现，吸收谱线中没有效率较高且较为平整的光谱区域，在808nm附近存在一个吸收峰值。图3是三个波长LD光谱与增益介质光谱耦合的示意图。图中红色类似高斯曲线的三脉冲组合是LD的谱线分布，工作温度低时，LD的谱线波长较短，对横坐标左侧位置，这里用虚线表示；随着温度的升高，三个LD曲线向长波方向以0.24nm/℃的速度漂移，实线示意了高温条件下LD波长所在位置。泵浦波长随温度变化的特性导致其在泵浦增益介质时，匹配程度跟随增益介质的谱线的起伏而波动，激光器的输出功率也相应地波动。观察这组LD与Nd:YAG增益介质某一吸收波长的匹配情况发现：随着工作温度逐渐升高或者降低，三个LD的泵浦波长将逐一经历从波长匹配到波长失配的过程。在增益介质对泵浦光吸收上，可以发现吸收能量是随着波长变化而起伏的，而且，当泵浦波长在某些范围内变化时，吸收能量能够保持相对平稳，图3中的增益介质吸收能量曲线示意了吸收能量随LD波长变化而波动。因此，通过合理地选择各泵浦LD的波长和间距，各波长泵浦能量的相对关系，以及适当的增益介质吸收长度，可以使得在一定工作温度范围内，即使LD泵浦光的波长发生了漂移，也能够让增益介质吸收到的泵浦总能量保持稳定，从而在一定范围内实现激光器免温控。

为获得相对较长的Nd:YAG增益吸收长度，使多波长泵浦光吸收充分，采用端面泵浦方式获得长吸收距离的免温控激光器示意图如图4所示，由于多波长泵浦的LD谱线不完全与增益吸收峰相匹配，考虑多波长泵浦光的波长失配吸收问题，需要一定的吸收距离来提高泵浦光的吸收效率。在泵浦方案中，多波长LD阵列发出的泵浦光经过空间耦合镜，进入到激光增益介质中，并通过全反射方式在Nd:YAG晶体内向前传播，获得较长的吸收距离，保证泵浦光的充分吸收。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

1、在一定温度范围内可实现激光器免温控运转，无需温控或波长锁定器件；

2、泵浦光能量的吸收转换效率高；

3、泵浦光吸收转换效率稳定，后期输出激光功率稳定；

4、激光器输出性能对环境温度变化不敏感。

附图说明

图1是波长为808nm的LD发射谱线示意图。

图2是长度3.81mm、掺杂浓度为6.5％的Nd:YAG激光晶体透过率曲线图。

图3是三个波长LD发射光谱与Nd:YAG增益介质吸收光谱匹配耦合示意图。

图4是采用端面泵浦方式的一种多波长泵浦免温控固体激光器结构示意图。

其中：1-泵浦源LD阵列热沉，2-多波长LD阵列，3-泵浦光整形镜，4-泵浦光耦合镜，5-1064nm全反镜，6-端面键合纯YAG，7-Nd:YAG激光增益介质，8-调Q系统，9-1064nm输出镜，10-多波长LD泵浦光基于全反射的长吸收距离光路。

图5是一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不限于这些实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

实施例1：

参考附图描述本发明的实施例，激光器包括泵浦源LD阵列热沉1、多波长LD阵列2、泵浦光整形镜3，泵浦光耦合镜4、1064nm全反镜5、端面键合纯YAG6、Nd:YAG激光增益介质7、调Q系统8和1064nm输出镜9。多波长LD阵列2以G-Stack的封装形式封装在泵浦源LD阵列热沉1上，并在激光器工作时发射出多波长的泵浦光(多波长LD阵列2的多波长选择方法将在后面的举例中详述)。多波长LD阵列2的发光面对准泵浦光整形镜3和泵浦光耦合镜4的入射端面，多波长泵浦光经泵浦光整形镜3整形后，并通过在泵浦光耦合镜4中的全反射，耦合依次进入1064nm全反镜5、端面键合纯YAG6和Nd:YAG激光增益介质7，形成多波长LD泵浦光基于全反射的长吸收距离光路10，从而在Nd:YAG激光增益介质7中获得较高的吸收效率和足够的激光增益，其中，端面键合纯YAG6用于改善端面泵浦时的热效应问题。1064nm全反镜5可以是端面键合纯YAG6入射面上镀制的泵浦光波段高透过和1064nm波段全反射的介质膜层，也可以是镀制这种膜层的独立腔镜，1064nm输出镜9镀制1064nm部分透过的膜层，因此，1064nm振荡激光由1064nm全反镜5和1064nm输出镜9构成激光谐振腔产生1064nm激光振荡出光。调Q系统8置于Nd:YAG激光增益介质7和1064nm输出镜9之间，用于产生窄脉冲的调Q激光输出，方式可为被动、电光和声光多种方式。

多波长LD阵列2的多波长选择方法是本发明的关键，其方法如下。

单波长LD的发射谱线为一个单峰曲线，其发射谱线强度分布可以近似由高斯函数来表示，

$I\left(\mathrm{\λ}\right)=I_{{\mathrm{\λ}}_0}\·e^{-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_0)}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}}---\left(1\right)$

其中，为频域中发射谱线中心光强，与工作电流和工作温度相关，λ₀为单波长LD中心波长，σ为发射谱线的半高全宽。Nd:YAG激光增益介质7的吸收系数曲线由函数α(λ，β)表示，其中λ代表波长，β代表Nd的掺杂浓度。

根据比尔定律可以得到Nd:YAG激光增益介质7吸收的能量E_ab：

$E_{ab}=\∫I\left(\mathrm{\λ}\right)\·e^{-\mathrm{\α}(\mathrm{\λ},\mathrm{\β})\·L}d\mathrm{\λ}=\∫I_{{\mathrm{\λ}}_0}\·e^{-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_0)}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}-\mathrm{\α}(\mathrm{\λ},\mathrm{\β})\·L}d\mathrm{\λ}---\left(2\right)$

式中的L为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质7中的光程。

多波长LD阵列2由多个单波长LD组合而成，多波长泵浦时Nd:YAG激光增益介质7吸收的能量表示为：

${E_{ab}}^{,}={\Σ}_{i=1}^N{A}_i\·\∫I_{{\mathrm{\λ}}_{0i}}\·e^{-\frac{{({\mathrm{\λ}}_i-{\mathrm{\λ}}_{0i})}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}-\mathrm{\α}({\mathrm{\λ}}_i,\mathrm{\β})\·L}{\mathrm{d\λ}}_i---\left(3\right)$

其中，A_i为不同波长LD所输出光能量的加权系数，表征了工作时各波长LD输出功率之间的比例关系，加权系数A₁～A_N之和为1。为各个波长的频域中发射谱线中心光强，λ_i为各个波长，λ_0i为多波长LD中心波长，Nd:YAG激光增益介质7的吸收系数曲线由函数α(λ_i，β)表示，i为波长的序号，i∈{1～N}。

Nd:YAG激光增益介质7对泵浦光的吸收效率为Nd:YAG激光增益介质7吸收能量与泵浦光能量的比值，可以表示为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{{E_{ab}}^{,}}{{\Σ}_{i=1}^N\∫I\left({\mathrm{\λ}}_i\right){\mathrm{d\λ}}_i}---\left(4\right)$

实际上，免温控的最终目的是追求激光器输出功率相对与工作温度的稳定，激光器的输出能量与Nd:YAG激光增益介质7吸收的能量存在如下的关系：

E₀＝η_q·η_b·η_r·η_e·η_s·E_ab’(5)

其中，E₀为激光输出能量；E_ab'为Nd:YAG激光增益介质7吸收能量；η_q量子效率；η_b交叠效率；η_r辐射量子效率；η_e激光提取效率；η_s斯托克斯损失。在众多影响输出能量的因素中，唯一与波长相关的是斯托克斯损失，η_q·η_b·η_r·η_e·η_s用η表示，则激光器的输出能量可以表示为：

$E_0=\mathrm{\η}\·{\Σ}_{i=1}^N{A}_i\·\∫I_{{\mathrm{\λ}}_{0i}}\·e^{-\frac{{({\mathrm{\λ}}_i-{\mathrm{\λ}}_{0i})}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}-\mathrm{\α}({\mathrm{\λ}}_i,\mathrm{\β})\·L}{\mathrm{d\λ}}_i---\left(6\right)$

在式(6)中，能够对激光器输出能量造成影响的可控变量为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质7中的光程L；多波长LD阵列2中各个波长的泵浦强度；和Nd:YAG激光增益介质7的吸收系数α(λ_i,β)，α(λ_i,β)的参数包含泵浦波长λ_i和增益介质浓度参量β。

在所需求的免温控温度范围内，激光器的输出能量的不稳定性可以由免温控区间内的最大输出能量E_0MAX和最小输出能量E_0MIN表示，

$\mathrm{\κ}=\frac{E_{OMAX}-E_{OMIN}}{(E_{OMAX}+E_{OMIN})/2}---\left(7\right)$

按照如下多波长选择算法可计算出多波长LD阵列2的多波长组合方案，算法将多个LD的波长λ_i以及各自的归一化泵浦能量系数A_i作为变量，计算其在不同的温度下的泵浦结果，以激光器输出能量随温度变化的稳定度作为主要观察量。由于泵浦光总能量为常量，因此激光器输出能量的变化就表征了泵浦光吸收效率稳定度的变化。

图5为多波长LD阵列2的多波长选择方法流程图。

本发明多波长LD阵列2的多波长选择方法包括如下步骤:

步骤1：设定Nd:YAG激光增益介质7的掺杂浓度和吸收长度，设定多波长LD阵列2的波长变化范围，设定多波长LD阵列2的波长泵浦能量比例范围，设定LD的免温控波长范围，这个波长范围对应免温控温度范围；

步骤2：在多波长LD阵列2的波长变化范围内以及多波长LD阵列2的波长的泵浦能量比例范围内选择多波长LD阵列2的波长组合及对应的泵浦能量比例；

步骤3：根据公式(6)计算多波长LD阵列2的激光器输出能量E₀；

具体为：

其中，η为η_q·η_b·η_r·η_e·η_s，η_q为量子效率，η_b为交叠效率，η_r为辐射量子效率，η_e为激光提取效率，η_s为斯托克斯损失，A_i为不同波长LD所输出光能量的加权系数，表征了工作时各波长LD输出功率之间的比例关系，加权系数A₁～A_N之和为1，为各个波长的频域中发射谱线中心光强，λ_i为各个波长，λ_0i为多波长LD中心波长，α(λ_i，β)为Nd:YAG激光增益介质7的吸收系数曲线由函数，i为波长的序号，i∈{1～N}，L为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质7中的光程。

步骤4：根据公式(4)计算Nd:YAG激光增益介质7中的吸收效率ε，

具体为：

其中，

根据公式(7)计算免温控温度范围内的输出激光能量的不稳定性κ；

具体为：

E_0MAX为免温控温度范围内E₀的最大值，E_0MIN为免温控温度范围内E₀的最小值。

判断Nd:YAG激光增益介质7中的吸收效率ε和输出激光能量的不稳定性κ是否达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，比如吸收效率是否大于70％？和能量不稳定性是否小于5％；

步骤5：如果达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，将此时选择的多波长LD阵列2的波长组合及对应的泵浦能量比例作为矩阵的行向量放入记录矩阵，并与已放入记录矩阵的其他行向量进行比较，将各个行向量按照在Nd:YAG激光增益介质7中吸收效率ε的大小对行向量进行排列，进入步骤6；如果没有达到Nd:YAG激光增益介质7中的吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，进入步骤6；

步骤6：如果多波长LD阵列2的波长以及泵浦能量比例遍历完成，则在矩阵中选取最高Nd:YAG激光增益介质7的吸收效率对应的行向量中的多波长数据组合和波长泵浦能量比例，如果多波长LD阵列2的波长以及泵浦能量比例遍历没有完成，则返回步骤2。

实施例2

根据实施例1的方法，设Nd:YAG激光增益介质7掺杂浓度为0.65％，吸收长度分别为50mm和30mm。若多波长LD阵列2由3种波长组成，波长选择程序设定以一个波长作为基准，在780nm～830nm范围内变化，另外两个波长的变动范围在基准波长的±20nm以内，各自的泵浦能量范围在0.6至1之间变化。对于50mm吸收长度的增益介质，设定免温控温度范围应大于70℃，对于30mm吸收长度的增益介质，设定免温控温度范围应大于50℃。程序根据公式(6)计算激光器输出能量E₀，根据公式(4)计算吸收效率ε，选择多波长LD阵列2的泵浦光吸收效率ε大于70％，且吸收效率不稳定性κ小于5％的波长组合，计算得到了不同波长组合条件下泵浦光吸收的数据如下表所示。以50mm吸收长度的第一组数据分析，多波长LD阵列2的3个波长分别为λ、λ+10.8nm、λ+8.6nm，在满足吸收效率不稳定性κ小于5％的约束条件下，基准波长λ的可用波段为792.6nm～812.1nm。若以25℃为中心工作温度，则可取基准波长λ为802.35nm25℃，另外两组波长为813.15nm25℃和810.95nm25℃，三者之间泵浦能量比例为1:0.6:1。根据0.24nm/℃的LD温漂数据可以算出，泵浦源在-15.7℃～65.7℃温度变化区间内泵浦光吸收效率不稳定性κ小于5％，且最小吸收效率ε达到73.96％。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种多波长泵浦免温控固体激光器，包括泵浦源LD阵列热沉(1)，其特征在于，泵浦源LD阵列热沉(1)上设置有多波长LD阵列(2)，多波长LD阵列(2)的发光面对准泵浦光整形镜(3)和泵浦光耦合镜(4)的入射端面，多波长LD阵列(2)出射的多波长泵浦光经泵浦光整形镜(3)整形后，通过在泵浦光耦合镜(4)中的全反射及耦合后依次进入1064nm全反镜(5)、端面键合纯YAG(6)和Nd:YAG激光增益介质(7)，调Q系统(8)置于Nd:YAG激光增益介质(7)和1064nm输出镜(9)之间。

2.一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设定Nd:YAG激光增益介质(7)的掺杂浓度和吸收长度，设定多波长LD阵列(2)的波长变化范围，设定多波长LD阵列(2)的波长泵浦能量比例范围，设定LD的免温控波长范围；

步骤2：在多波长LD阵列(2)的波长变化范围内以及多波长LD阵列(2)的波长的泵浦能量比例范围内选择多波长LD阵列(2)的波长组合及对应的泵浦能量比例；

步骤3：计算多波长LD阵列(2)的激光器输出能量E₀；

具体为：

其中，η为η_q·η_b·η_r·η_e·η_s，η_q为量子效率，η_b为交叠效率，η_r为辐射量子效率，η_e为激光提取效率，η_s为斯托克斯损失，A_i为不同波长LD所输出光能量的加权系数，加权系数A₁～A_N之和为1，为各个波长的频域中发射谱线中心光强，λ_i为各个波长，λ_0i为多波长LD中心波长，α(λ_i,β)为Nd:YAG激光增益介质(7)的吸收系数曲线由函数，i为波长的序号，i∈{1～N}，L为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质(7)中的光程；

步骤4：计算Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率ε，

具体为：

其中，

计算免温控温度范围内的输出激光能量的不稳定性κ；

具体为：

E_0MAX为免温控温度范围内E₀的最大值，E_0MIN为免温控温度范围内E₀的最小值；

步骤5：判断Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率ε和输出激光能量的不稳定性κ是否达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，

如果达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，将当前选择的多波长LD阵列(2)的波长组合及对应的泵浦能量比例作为矩阵的行向量放入记录矩阵，将记录矩阵中各个行向量按照在Nd:YAG激光增益介质(7)中吸收效率ε的大小对行向量进行排列，进入步骤6；

如果没有达到Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，进入步骤6；

步骤6：如果多波长LD阵列(2)的波长以及泵浦能量比例遍历完成，则在矩阵中选取最高Nd:YAG激光增益介质(7)的吸收效率对应的行向量中的多波长数据组合和波长泵浦能量比例，如果多波长LD阵列(2)的波长以及泵浦能量比例遍历没有完成，则返回步骤2。