我国YAG激光陶瓷研究取得重要进展

发布时间:2021-04-09 01:41 阅读次数:
本文摘要:近日,中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队研制的YAG/Nd:YAG/YAG陶瓷平面波导,作为激光放大器的增益介质经中国工程物理研究院应用于电子学研究所高清泊研究员团队检验,取得了100Hz反复频率下327mJ单脉冲能量的激光输入。据研究团队熟知,这是国际范围内使用非水基流延成型制取的该种陶瓷平面波导超过的仅次于单脉冲能量输入。

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近日,中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队研制的YAG/Nd:YAG/YAG陶瓷平面波导,作为激光放大器的增益介质经中国工程物理研究院应用于电子学研究所高清泊研究员团队检验,取得了100Hz反复频率下327mJ单脉冲能量的激光输入。据研究团队熟知,这是国际范围内使用非水基流延成型制取的该种陶瓷平面波导超过的仅次于单脉冲能量输入。

涉及研究成果作为CoverStory公开发表在Chin.Opt.Lett.(2016,14:051404)上,并被美国光学学会(OSA)官网以YAG/Nd:YAG/YAGceramicplanarwaveguidelaseramplifierwith327-mJoutputat100-Hzrepetitionrate为题不作专题报道。  激光二极管泵浦是构建高效率激光输入的关键,为确保低光束质量,增益介质的几何形状十分最重要,这是由于激光升空过程中不会产生大量废热,这些热量如果不及时弥漫过来不会对增益介质产生扰动,影响光束质量。

使用平面波导材料作为增益介质的激光器,同时具备块状液体激光器功率低和光纤激光器能量切换效率高的优点。键合技术是构建平面波导激光增益介质的少见技术途径,但大交错比的平面波导材料仍不存在芯层厚度无以掌控和键通强度很弱等问题。  陶瓷平面波导结构是激光陶瓷板条的大自然演化,是一种低交错比的三明治结构,由低折射率的波导层和周围较低折射率包层构成,具备对泵浦吸取效率高,交错比大,比表面积大等特点。

平面波导结构激光陶瓷不仅可及时传导激光升空中产生的废热,防止热透镜效应,还能减少增益介质中的光密度,从而构建较低阈值、高功率的激光输入。流延成型技术是一种精度高、膜厚度和组分可控性强劲的陶瓷成型工艺。2014年,上海硅酸盐所的研究团队在国际上首次使用流延成型和陶瓷工件技术,解决了单晶键合技术的缺失,构建了平面波导结构激光陶瓷的一体化制取,顺利制取了高质量的平面波导结构YAG/Nd:YAG/YAG半透明陶瓷(闻图1),样品在激光工作波段1064nm处的直线利用亲率小于84%(相似理论利用亲率),涉及结果公开发表在Opt.Mater.Express(2014,4:1042-1049)上。  研究团队制作的激光器系统(示意图闻图2)还包括三个主要部分:种子源,种子光耦合系统,以及放大器。

种子源为双棒串联的Nd:YAG振荡器。放大器增益介质尺寸为1mm10mm60mm,1mm厚度上为YAG/Nd:YAG/YAG陶瓷波导结构,并且两端各有5mm的非掺入YAG端帽。抽运源经过快轴缩束慢轴探讨后,以特定的角度弯曲抽运平面波导介质。

种子光从波导一端流经,缩放光从另一端输入。高清泊研究员指出,该平面波导结构陶瓷激光放大器不仅具备输入能量低、效率高的优点,而且它的体积十分小,需要构建激光器系统的小型化、轻量化,是未来数年高能全固态激光器的主要发展方向之一。


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