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【產(chǎn)通社，11月17日訊】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（Shanghai Institute of Ceramics of the Chinese Academy of Sciences，SICCAS）官網(wǎng)消息，高功率固體激光器在科學(xué)研究、高端裝備制造等國際前沿研究領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。未來二極管泵浦固體激光器的重要發(fā)展方向是實現(xiàn)“三高”，即高功率，高效率和高光束質(zhì)量的激光輸出，而熱效應(yīng)將嚴(yán)重影響固體激光器的激光性能。平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)陶瓷是激光陶瓷板條的自然進(jìn)化，是一種高縱橫比的三明治結(jié)構(gòu)，由高折射率的波導(dǎo)層和周圍低折射率包層組成。它具有大的數(shù)值孔徑，可以很好地約束非衍射極限的光束，有效防止自由空間發(fā)散，對泵浦光吸收效率高。此外，該結(jié)構(gòu)具有很好的散熱能力，可以及時傳導(dǎo)激光發(fā)射中產(chǎn)生的廢熱，因此能夠更有效地克服熱效應(yīng)。同時，隨著激光二極管（LD）不斷發(fā)展，泵浦功率不斷提高。解決了Yb:YAG泵浦閾值高、不易泵浦的缺點，使之成為高功率、高效率LD泵浦固體激光器的理想增益介質(zhì)。因此，陶瓷平面波導(dǎo)Yb:YAG激光增益介質(zhì)可以高效散熱、提高泵浦效率、獲得緊湊且高增益的激光系統(tǒng)，有望解決“三高”固體激光器的核心問題。
近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所李江研究員團隊采用非水基流延成型結(jié)合真空燒結(jié)及熱等靜壓后處理（HIP）技術(shù)成功制備了大尺寸、高質(zhì)量的平面波導(dǎo)YAG/Yb:YAG/YAG激光陶瓷板。作為主振蕩功率放大器（MOPA）的增益介質(zhì)，陶瓷YAG/Yb:YAG/YAG平面波導(dǎo)經(jīng)中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所高清松研究員團隊驗證，實現(xiàn)了940nmLD泵浦下1030nm千瓦級激光輸出，輸出功率達(dá)1.25kW，斜率效率30%。據(jù)研究團隊所知，這是國際范圍內(nèi)該類陶瓷平面波導(dǎo)達(dá)到的最高功率激光輸出。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國陶瓷學(xué)會會刊（J.Am.Ceram.Soc., 2018, doi: 10.1111/jace.16040）。該論文第一作者為上海硅酸鹽所博士研究生姜楠，通訊作者為上海硅酸鹽所李江研究員和中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所王君濤副研究員。該工作獲得了審稿人的高度評價，審稿人認(rèn)為“The paper is very well written and document． the highest output power of a Yb:YAG planar waveguide ceramic laser. The results are impressive and would be of interest to the scientific community.”。鑒于平面波導(dǎo)激光陶瓷工作的影響力，研究團隊受邀在《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了題為“光波導(dǎo)激光陶瓷的研究進(jìn)展與展望”的綜述文章（激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2018, 55: 030001）。
上海硅酸鹽所在國際上首次采用流延成型和陶瓷燒結(jié)技術(shù)成功制備了高質(zhì)量的平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)YAG/Nd:YAG/YAG透明陶瓷（Opt. Mater. Express, 2014, 4: 1042-1049）），并系統(tǒng)研究了其致密化、顯微結(jié)構(gòu)演化和Nd3+的擴散行為（Opt. Mater., 2016, 60: 221-229）。在此基礎(chǔ)上，通過與山東大學(xué)、華東師范大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位合作，相繼實現(xiàn)了陶瓷平面波導(dǎo)YAG/Yb:YAG/YAG（Opt. Mater. Express, 2016, 6: 2966-2974；Laser Phys. Lett., 2017, 14: 045801）、YAG/Yb:YAG/YAG（Sci. Rep., 2016, 6: 31289）、YAG/Ho:YAG/YAG（Infrared Phys. Technol., 2016, 78: 40-44）和YAG/Tm:YAG/YAG（Opt. Lett., 2016, 41: 254-256）的高效連續(xù)激光輸出。
以上系列研究工作得到中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃項目（院青年拔尖人才項目）、國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所透明陶瓷重點學(xué)科建設(shè)項目等資助。查詢進(jìn)一步信息，請訪問官方網(wǎng)站 http://www.sic.cas.cn。（Lisa WU, 365PR Newswire） （完）
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