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平面波导YAG/Yb:YAG/YAG激光陶瓷研究获进展

导读: 近日,中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队采用非水基流延成型结合真空烧结及热等静压后处理(HIP)技术成功制备了大尺寸、高质量的平面波导YAG/Yb:YAG/YAG激光陶瓷板。

近日,中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队采用非水基流延成型结合真空烧结及热等静压后处理(HIP)技术成功制备了大尺寸、高质量的平面波导YAG/Yb:YAG/YAG激光陶瓷板。

高功率固体激光器在科学研究、高端装备制造等国际前沿研究领域有广泛的应用前景。二极管泵浦固体激光器是近年来国际上发展最快,应用较广的新型激光器,其未来发展方向是实现“三高”,即高功率,高效率和高光束质量的激光输出,而热效应将严重影响固体激光器的激光性能。

平面波导结构陶瓷是激光陶瓷板条的自然进化,是一种高纵横比的三明治结构,由高折射率的波导层和周围低折射率包层组成。它具有大的数值孔径,可以很好地约束非衍射极限的光束,有效防止自由空间发散,对泵浦光吸收效率高。此外,该结构具有很好的散热能力,可以及时传导激光发射中产生的废热,因此能够更有效地克服热效应。

随着激光二极管(LD)不断发展,泵浦功率不断提高。解决了Yb:YAG泵浦阈值高、不易泵浦的缺点,使之成为高功率、高效率LD泵浦固体激光器的理想增益介质。因此,陶瓷平面波导Yb:YAG激光增益介质可以高效散热、提高泵浦效率、获得紧凑且高增益的激光系统,有望解决“三高”固体激光器的核心问题。

作为主振荡功率放大器(MOPA)的增益介质,陶瓷YAG/Yb:YAG/YAG平面波导经中国工程物理研究院应用电子学研究所高清松研究员团队验证,实现了940nmLD泵浦下1030nm千瓦级激光输出,输出功率达1.25kW,斜率效率30%。据悉,这是国际范围内该类陶瓷平面波导达到的最高功率激光输出。

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