Недавно команда профессоров Живэй Лв и Чжэньсюй Бай из Исследовательского центра передовых лазерных технологий Хэбэйского технологического университета (HBUT) в сотрудничестве с Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd достигла наносекундной мощности рамановского лазера с пиковым значением. мощностью более 1,5 МВт с использованием отечественных крупногабаритных монокристаллических CVD-алмазов оптического качества. Эта работа является первым сообщением о наносекундном импульсном комбинационном лазере с энергией одиночного импульса более 10 мДж, который соответствует высочайшему международному стандарту с точки зрения энергии и пиковой мощности. Соответствующие результаты исследования были опубликованы в декабре 2023 года в информационном бюллетене China Laser под заголовком «Выходная мощность рамановского лазера с пиковой мощностью в МВт, достигнутая в отечественных алмазах».
В качестве важного «углеродного материала» алмаз является не только самым твердым природным веществом, но также обладает чрезвычайно высокой теплопроводностью, широким спектральным диапазоном пропускания, высокой физической и химической стабильностью и известен как «самый твердый и острый промышленный зуб». » и «совершенный полупроводниковый материал». Он известен как «самый твердый и острый промышленный зуб» и «совершенный полупроводниковый материал» и широко используется в области оптических окон, алмазных наковальнь, управления температурным режимом, полировки и шлифовки, а также обнаружения ионизирующего излучения. Кроме того, в сочетании с уникальными нелинейно-оптическими свойствами алмазные лазеры демонстрируют чрезвычайно выдающиеся преимущества в области рамановских и бриллюэновских лазеров, открывая новые возможности для разработки мощных лазеров.
Кристаллы алмаза имеют чрезвычайно высокие коэффициенты комбинационного усиления и самые большие сдвиги частоты комбинационного рассеяния среди известных кристаллов, поэтому алмазные рамановские лазеры считаются «новым путем к преодолению ограничений мощности и длины волны лазеров». Чтобы обеспечить высокоэффективную работу алмазного лазера с высоким качеством луча, в качестве усиливающей среды необходимо использовать кристаллы синтетического алмаза оптического класса. Для достижения высокой эффективности и высокого качества луча в качестве усиливающей среды требуются кристаллы синтетического алмаза оптического качества, но большая часть кристаллов монокристалла алмаза, использованных исследователями в своих прошлых исследованиях, была импортирована. Китай является крупнейшим в мире производителем синтетических алмазов, особенно алмазов промышленного качества, имеющих международную ценовую власть. Поэтому вопрос о том, как улучшить качество и размер выращиваемых монокристаллических кристаллов алмаза отечественного производства и максимально увеличить их применение в лазерной области, является ключевым вопросом, который необходимо решить.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки.
Недавно исследователи использовали отечественный крупногабаритный монокристаллический CVD-алмаз оптического качества (4×4×7 мм3) в качестве усиливающей среды комбинационного рассеяния света и получили рамановское лазерное преобразование с длиной волны 1,2 мкм и одноимпульсным энергия 11,2 мДж при использовании импульсного лазера с длиной волны 1 мкм в качестве источника накачки в генераторе с длиной резонатора всего 15 мм. Длительность выходного импульса комбинационного лазера составляла 7 нс, что соответствовало максимальной пиковой мощности 1,6 МВт.
Рисунок 2. Выходные характеристики рамановского лазера (а) энергетическая кривая (б) формы сигналов и спектры
В этом исследовании впервые были представлены результаты работы отечественного алмазного рамановского лазера при высокой мощности накачки, а пиковая выходная мощность впервые превысила мегаваттную шкалу, достигнув самого высокого международного стандарта. Этот результат не только доказывает значительное улучшение отечественных кристаллов алмаза оптического качества в этом процессе, но также дает исследователям новые идеи по дальнейшему преодолению ограничения мощности лазеров специальной длины волны с помощью технологии алмазного лазера, а также по расширению ее применения.
