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    科研應用
    布里淵激光功率超過20W
    材料來源:激光行業觀察           錄入時間:2021/11/25 21:52:01

    近日,由河北工業大學白振旭教授課題組領銜,與國科大杭州高等研究院和澳大利亞麥考瑞大學合作,利用金剛石晶體作為增益介質,實現了平均功率高達20.3 W的布里淵激光輸出,為目前國際上的最高功率指標。

    具有窄線寬、低噪聲特性的激光器在激光干涉引力波探測、精密激光光譜等領域有著重要的應用。但是自由運轉的激光器受到工作物質的固有增益線寬、振蕩器的相位噪聲以及外界環境因素的制約,難以直接獲得窄線寬激光輸出;谑芗げ祭餃Y散射(SBS)效應的布里淵激光器,利用SBS光波場與聲波場之間頻率和動量固有相位匹配效應引起的光譜窄化過程,是目前獲取極窄線寬、低噪聲激光的重要途徑。在過去10余年的時間里,以加州理工學院、耶魯大學和悉尼大學等為代表的知名高校通過微腔、片上、光纖等導波結構實現了布里淵激光器的運轉,但是受限于導波腔內的光束模體積極小、級聯SBS難以控制,因此無法在保證單頻運轉的同時實現功率放大,其輸出功率僅有μW至mW量級。

    為了突破這一瓶頸,2020年白振旭教授團隊聯合澳大利亞麥考瑞大學Richard Mildren教授課題組,提出通過自由空間結構實現布里淵激光運轉的方案。利用532 nm激光做為泵浦源,在國際上首次測得金剛石晶體的布里淵增益系數高達79 cm/GW,見圖1。結合金剛石晶體超寬的光譜透過范圍(>0.2 μm全波段透射)、以及極高的熱導率2200 W/(m.K),其成為實現高功率、高效率和極寬工作光譜范圍布里淵激光輸出的理想介質。

    圖1 532 nm金剛石布里淵激光器

    (Zhenxu Bai, et al. APL Photonics, 2020, 5, 031301)

    近日,該團隊利用1 μm波段連續波光纖激光器作為泵浦源,CVD單晶金剛石作為布里淵增益介質,通過PDH穩頻的環形腔實現泵浦光和Stokes光的雙諧振,實現了功率高達20.3 W、轉換效率為33.8%的近衍射極限布里淵激光輸出,在最大輸出功率下測得的布里淵激光信噪比大于63 dB,相比于泵浦光提高了21 dB,實驗結構如圖2所示。

    圖2 1064 nm金剛石布里淵激光器

    (白振旭, 等. 中國激光, 2021, 48, 2116003)

    據悉,這是目前報道的最高功率的布里淵激光器,且功率相對于以往導波結構的各類布里淵激光器提高了1至5個數量級。本研究結果表明,自由空間運轉的金剛石布里淵激光器為實現高功率、超窄線寬、高信噪比單頻激光輸出提供了一種新的技術路徑。

    作者簡介:白振旭,教授,博士生導師,河北工業大學先進激光技術研究中心副主任、河北省先進激光技術與裝備重點實驗室副主任,中國光學光電子行業協會激光應用分會青年委員、天津市激光技術學會常務理事、北京光學學會青年工作委員會委員、《光電技術應用》青年編委。主要從事高功率金剛石激光技術研究,成果榮獲2018年國際光學工程學會Teddi Laurin獎、首屆光學青年科學家競賽Light “Rising Stars of Light”一等獎,并得到Laser Focus World、美國物理聯合會等學術媒體的報道。作為項目負責人主持軍委裝發部預研基金、國家自然科學基金等10余項課題,并在APL Photonics、Optics Letters等SCI期刊累計發表論文60余篇,授權專利10余項。

    (文章轉載自網絡,如有侵權,請聯系刪除)


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