金剛石憑借其超高熱導(dǎo)率、寬譜透光性以及*的物理化學(xué)穩(wěn)定性，成為極端環(huán)境下光電器件的理想選擇。同時(shí)，金剛石還具備出色的拉曼特性，如具有已知晶體中*大的拉曼頻移（1332cm-1）和極高的拉曼增益系數(shù)（~10cm/GW），使其成為擴(kuò)展激光波長、提升激光輸出功率的理想增益介質(zhì)。然而，大尺寸、高品質(zhì)金剛石晶體的制備技術(shù)長期被國外壟斷，嚴(yán)重制約了我國高性能激光光源的發(fā)展。
近日，鄭州大學(xué)金剛石材料與器件團(tuán)隊(duì)在金剛石激光晶體制備及拉曼激光技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Q-switchedsub-nanosecondhigh-peak-powereye-safeintracavitycascadeddiamondRamanlaser為題，發(fā)表在Optics&LaserTechnology期刊上。
研究團(tuán)隊(duì)攻克了大尺寸、低應(yīng)力金剛石單晶制備以及低粗糙度、高平行度金剛石晶體加工等關(guān)鍵技術(shù)，研瞥齬庋閱苡乓斕慕鷥帳す餼濉；謐災(zāi)髦票傅慕鷥帳す餼澹哦映曬⒊鼉哂�<1ns脈沖寬度、MW級(jí)峰值功率和kHz高重頻的人眼安全波段金剛石拉曼激光器。這一成果標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)在高質(zhì)量金剛石激光晶體材料及拉曼激光技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展。
圖1團(tuán)隊(duì)自主生長的大尺寸金剛石拉曼晶體
團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建V型折疊腔和短拉曼腔結(jié)構(gòu)，利用拉曼誘導(dǎo)腔倒空效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了激光能量的快速釋放，*終獲得脈沖寬度僅為0.6ns、峰值功率高達(dá)913.3kW的1.45μm人眼安全波段金剛石拉曼激光器，刷新了國際上同類型器件性能紀(jì)錄。此外，該激光器還展現(xiàn)出高的重復(fù)頻率（1-10kHz）與良好的光束質(zhì)量（M2<1.5），可滿足衛(wèi)星測距等遠(yuǎn)距離、高精度探測場景的應(yīng)用需求。
圖2金剛石拉曼激光器實(shí)驗(yàn)裝置（左）及輸出特性（右）
大尺寸高質(zhì)量金剛石激光晶體的國產(chǎn)化將大幅降低拉曼激光器件的制造成本，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化金剛石晶體生長工藝，提升拉曼激光器件輸出性能，推動(dòng)我國拉曼晶體生長和激光技術(shù)的不斷進(jìn)步。
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