【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在高重頻高功率超快激光器研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“High-power Innoslab amplifier with a multi-segmented composite Yb:YAG crystal”為題發(fā)表于High Power Laser Science and Engineering。
 

　　高重頻、高功率超快激光是當(dāng)前國(guó)際激光技術(shù)發(fā)展的重要方向，在先進(jìn)制造、強(qiáng)場(chǎng)物理、高次諧波產(chǎn)生、精密測(cè)量以及半導(dǎo)體加工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著激光輸出功率不斷提高，激光放大器內(nèi)部增益晶體所承受的熱負(fù)荷也迅速增加。傳統(tǒng)均勻摻雜Yb:YAG晶體內(nèi)部受限于較大的溫度梯度和熱應(yīng)力，不僅降低了放大效率和光束質(zhì)量，還會(huì)增加晶體發(fā)生熱損傷甚至熱斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　本研究提出并演示了一種基于多段式復(fù)合摻雜Yb:YAG晶體結(jié)構(gòu)的高功率Innoslab超快激光器。分別對(duì)傳統(tǒng)2%均勻摻雜Yb:YAG晶體和新設(shè)計(jì)的2%+3%+2%多段式復(fù)合摻雜Yb:YAG晶體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較。與傳統(tǒng)晶體不同，多段式復(fù)合摻雜晶體通過提高中間區(qū)域摻雜濃度，使泵浦光束沿傳播方向能夠更加均勻地被吸收，從而有效降低晶體內(nèi)部溫度梯度，為獲得高輸出功率奠定了基礎(chǔ)。
 

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在630W泵浦功率、20W種子光注入條件下，采用傳統(tǒng)均勻摻雜晶體時(shí)輸出功率達(dá)到211W，而采用多段式復(fù)合摻雜晶體后，輸出功率進(jìn)一步提升至245W，光光轉(zhuǎn)換效率由33.4%提高至38.9%。與此同時(shí)，小信號(hào)增益由1.9提高到3.4，即使在低功率種子光條件下，系統(tǒng)依然能夠獲得較高的放大輸出，充分體現(xiàn)了多段式復(fù)合摻雜晶體的優(yōu)勢(shì)。得益于晶體內(nèi)部更加均勻的溫度場(chǎng)分布，基于多段式復(fù)合摻雜晶體的高功率Innoslab激光器具有優(yōu)良的光束質(zhì)量M²=1.21×1.25，并且該激光器具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，其1小時(shí)連續(xù)工作下的輸出功率穩(wěn)定性為0.11%(RMS)，30分鐘下X、Y方向的指向穩(wěn)定性分別為7.33μrad和7.76μrad。與傳統(tǒng)的均勻摻雜Yb:YAG晶體相比，多段式復(fù)合摻雜晶體在輸出功率、放大效率、光束質(zhì)量和穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。未來，該技術(shù)有望擴(kuò)展至平均功率更高的超快激光系統(tǒng)，為先進(jìn)的科學(xué)研究和應(yīng)用提供高效且可靠的激光光源。
 

　　引用：上海光機(jī)所在高重頻高功率超快激光器研究取得進(jìn)展 上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 【引用時(shí)間：2026年7月31日】