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英国科学家利用金刚石开发出创记录的高功率碟片激光器

2009-04-28 15:32
棒棒书香
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        金刚石的热散失属性带来了高功率碟片激光器

安装这种碟片激光器

        英国研究人员利用金刚石开发出了创记录的高功率碟片激光器,该激光器利用了金刚石散热材料的独特散热特性。Strathclyde大学的研究团队希望能商业化这种激光器,用于污染监控、高亮度显示、医疗成像和材料加工领域。(Optics Letters 34 782)

        “我们演示了世界上最高功率的连续波长Nd:YVO4 和 Nd:GdVO4碟片激光器,只使用一个双泵浦(double-pump)过程。我们的激光器泵浦过程很简单,而目前常用的Yb:YAG碟片激光器需要较多的泵浦过程,这种激光器消除了很多限制,如温度敏感性。”Strathclyde光电研究所的Patricia Millar表示。

金刚石散热材料和Nd:YVO4黏在一起

        这个碟片激光器的核心结构是内腔的热散失材料,这种材料是由单晶、低双折射的金刚石做成。精心设计的人造金刚石提供和自然金刚石一样的热管理特性,插入损耗差不多,但是双折射明显降低。这种特征减少了热影响,增加了功率的可量测性,没有给内腔带来重大的损耗。

        在这个装置中,金刚石散热材料和增益介质(Nd:YVO4 或 Nd:GdVO4)黏在一起,在一个双泵浦(double-pump)过程中,能够产生25.7和18.1W的功率。Millar指出,带有金刚石散热材料的碟片激光器能够采用掺杂介质或半导体增益介质。

        “内腔中使用了金刚石材料加增益介质可以让我们把材料做的更薄,泵浦吸收率更高,如Nd:YVO4。这种材料一般是脆弱和稀少的热导体,和金刚石材料黏在一起能够减轻这个问题,改善了散热,减少了热量对透镜的影响,以及变形和应力作用,增加了机械强度。”她表示。

        同样的,在半导体碟片激光器腔内集成金刚石散热材料有望使得功率改善一个数量级,在红色到中红外光谱波长领域。这是长波长激光器技术中的重大进步。

        Strathclyde的研究团队正在努力优化这种碟片激光器的光束质量。“我们将继续探索人造金刚石的热量特性,改善微芯片激光器装置,采用掺杂介质和半导体增益介质。我们希望制造出功率大于10瓦的紧凑激光装置,用于便携式应用。”她表示。

(作者:Marie Freebody 编译:光电新闻网 曾聪)
 

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