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我国大尺寸低散射损耗激光陶瓷研究获重大进展

导读: 最近,中国科学院上海硅酸盐研究所在大尺寸、低散射损耗激光陶瓷研制中取得重大进展。

  最近,中国科学院上海硅酸盐研究所在大尺寸、低散射损耗激光陶瓷研制中取得重大进展。潘裕柏研究员带领的透明光功能陶瓷课题组研制成功了直径为150mm的高质量Nd:YAG激光陶瓷盘片,其光学散射损耗仅为0.004cm-1,与Nd:YAG单晶材料相当。中国科学院理化技术研究所采用LD面阵模块侧面泵浦该课题组研制的Nd:YAG陶瓷板条,获得了单片4.06kW准连续激光输出,光光效率为42.7%。该Nd:YAG陶瓷板条激光与美国达信公司陶瓷板条激光系统中单板条激光输出功率7.5kW处于同一量级。这标志着中国在激光陶瓷领域取得了重大突破,处于国际先进水平。

  该课题组自2006年国内首次实现Nd:YAG透明陶瓷的激光输出后(J. Am. Ceram. Soc., 2007, 1629),在高性能激光陶瓷材料的设计、制备与性能研究中取得一系列重要的研究进展,相继实现了Yb:YAG(J. Am. Ceram. Soc., 2007, 90, 3334;Opt. Express, 2009,17, 17734;Opt. Express, 2012, 20, A489)、Tm:YAG(J. Am. Ceram. Soc., 2009, 92, 2434)、Ho:YAG(Laser Phys. Lett., 2010, 7, 351)和Er:YAG(J. Am. Ceram. Soc., 2012, 95, 1029)透明陶瓷的高效、连续激光输出。由于激光陶瓷具有制备上的优势,可以获得复合结构,有望解决目前高功率固体激光发展遇到的热问题,实现高光束质量、高功率激光输出。该课题组成功制备了高质量复合结构YAG/Nd:YAG透明陶瓷,并且实现了连续激光输出(Int. J. Appl. Ceram. Tech., 2008, 5, 360;J. Alloy Compd., 2012, 527, 66)。2011年,研制的单片Nd:YAG陶瓷板条实现了2.44kW准连续激光输出(J. Alloy Compd., 2012,538, 258)。此外,该课题组在湿化学法制备YAG纳米粉体和透明陶瓷的研究中也取得了重要进展(J. Eur. Ceram. Soc., 2011, 31,653;J. Eur. Ceram. Soc., 2012, 32, 2971)。

  研究工作得到了国家自然科学基金重大专项、国家自然科学重点项目、国家863项目、中国科学院方向性项目、上海市基础研究重点项目、中国科学院上海硅酸盐研究所科技创新重大项目等的资助和支持。

大尺寸Nd:YAG陶瓷板条的实物照片和激光实验装置图

大尺寸Nd:YAG陶瓷板条的实物照片和激光实验装置图

 

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