平面波导激光陶瓷研究获重要进展

【 www.FsTaoci.Com 】导读： 中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队在平面波导激光陶瓷研究中取得了系列性重要进展。

ofweek激光网讯：集成光学中的光波导结构对激光增益介质的几何形状设计是一种启示。波导结构是介质衬底表面上或内部形成的折射率相对较高的微型区域，这一区域被折射率较低的区域包裹，从而能将光限制在微米量级的结构内进行传输。将光波导结构应用于激光增益介质，其最大特点是它能够有效地限制光束发散，提高增益介质中的光密度，从而实现低阈值、高效率、高功率的激光输出。同时，将波导层包裹在热导率高的材料中，可及时传导激光发射中产生的废热，保证光束质量。陶瓷平面波导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，具有对泵浦吸收效率高，纵横比大，比表面积大等特点。陶瓷波导层的厚度为5到300μm，可以采用芯层或包层泵浦，并实现单模或多模激光输出。流延成型技术是一种精度高、膜厚度和组分可控性强的陶瓷成型工艺，可以实现陶瓷平面波导的一体化制备。中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队在平面波导激光陶瓷研究中取得了系列性重要进展。

nd3+离子的能级结构与yag基质的特性，决定了nd:yag陶瓷非常适合实现高功率、高效率激光输出。上海硅酸盐研究所在国际上首次采用流延成型和陶瓷烧结技术成功制备了高质量的平面波导结构yag/nd:yag/yag透明陶瓷(opt. mater. express, 2014, 4: 1042-1049)，并系统研究了其致密化、显微结构演化和nd3+的扩散行为(opt. mater., 2016, 60: 221-229)。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，yag/nd:yag/yag陶瓷平面波导作为激光放大器的增益介质获得了100 hz重复频率下327 mj单脉冲能量的激光输出(chin. opt. lett., 2016, 14: 051404)，这是国际范围内采用非水基流延成型制备的该种陶瓷平面波导达到的最大单脉冲能量输出。与山东大学信息科学与工程学院刘兆军博士合作，陶瓷平面波导yag/nd:yag/yag实现了斜率效率高达62.8%的1064.6nm连续激光输出。与哈尔滨工业大学可调谐激光国家重点实验室马欲飞博士合作，陶瓷平面波导yag/nd:yag/yag实现了4.14w被动调q激光输出，平均输出功率、脉冲能量和脉冲峰值功率分别为75.6 khz、54.8μj和3.4 kw(opt. mater. express, 2016, 6: 2966-2974)。

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