Nylig har teamet av professorene Zhiwei Lv og Zhenxu Bai ved forskningssenteret for avansert laserteknologi ved Hebei University of Technology (HBUT), i samarbeid med Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd, oppnådd en nanosekunds Raman-laserutgang med en topp. effekt på mer enn 1,5 MW ved bruk av innenlandsproduserte store, optiske CVD-enkrystalldiamanter. Dette arbeidet er den første rapporten om nanosekunders pulset Raman-laserutgang med enkeltpulsenergi større enn 10 mJ, som når den høyeste internasjonale standarden når det gjelder energi og toppeffekt. De relaterte forskningsresultatene ble publisert i desember 2023 som et nyhetsbrev i China Laser under tittelen "Raman-laserutgang med toppeffekt på MW oppnådd i innenlandsk diamant".
Som et viktig "karbonmateriale" er diamant ikke bare det hardeste naturlig forekommende stoffet, men har også ekstremt høy varmeledningsevne, et bredt spektralt overføringsområde og høy fysisk og kjemisk stabilitet, og er kjent som den "hardeste og skarpeste industrielle tann " og det "ultimate halvledermaterialet". Den er kjent som den "hardeste og skarpeste industrielle tannen" og "det ultimate halvledermaterialet", og har blitt mye brukt innen optiske vinduer, diamantambolter, termisk styring, polering og sliping og ioniserende strålingsdeteksjon. I tillegg, kombinert med sine unike ikke-lineære optiske egenskaper, viser diamantlasere ekstremt enestående fordeler innen Raman- og Brillouin-lasere, og gir nye muligheter for utvikling av høyeffektlasere.
Diamantkrystaller har ekstremt høye Raman-forsterkningskoeffisienter og de største Raman-frekvensforskyvningene blant kjente krystaller, så diamant-ramanlasere anses å være "en ny vei for å bryte gjennom kraft- og bølgelengdegrensene til lasere". For å oppnå svært effektiv diamantlaserdrift med høy strålekvalitet, må syntetiske diamantkrystaller av optisk kvalitet brukes som forsterkningsmedium. For å oppnå høy effektivitet og høy strålekvalitet, kreves det syntetiske diamantkrystaller av optisk kvalitet som forsterkningsmedium, men de fleste av enkrystall-diamantkrystallene som ble brukt av forskere i deres tidligere studier er importert. Kina er verdens største produsent av syntetiske diamanter, spesielt innen industrielle diamanter med internasjonal prissetting. Derfor er hvordan man kan forbedre kvaliteten og vekststørrelsen til innenlandsproduserte enkrystall-diamantkrystaller og maksimere deres anvendelse på laserfeltet et nøkkelspørsmål som må brytes gjennom.
Fig. 1 Diagram av forsøksoppsettet
Nylig brukte forskerne den innenlandsproduserte storstørrelses optiske CVD-enkrystalldiamanten (4×4×7 mm3) som Raman-forsterkningsmediet, og oppnådde Raman-laserkonverteringen med en bølgelengde på 1,2 μm og en enkeltpuls energi på 11,2 mJ ved å bruke en 1 μm pulserende laser som pumpekilde i en oscillator med en hulromslengde på kun 15 mm. Raman-laserpulsbredden var 7 ns, tilsvarende en maksimal toppeffekt på 1,6 MW.
Figur 2 Raman laser utgangsegenskaper (a) energikurve (b) bølgeformer og spektre
Denne studien rapporterte for første gang driftsresultatene til innenlandsk diamant Raman-laser under høyeffektpumping, og utgangseffekten overskred megawatt-skalaen for første gang, og nådde den høyeste internasjonale standarden. Dette resultatet beviser ikke bare den betydelige forbedringen av innenlandske diamantkrystaller av optisk kvalitet i prosessen, men gir også nye ideer for forskere for ytterligere å bryte gjennom kraftgrensen til spesielle bølgelengdelasere gjennom diamantlaserteknologi, samt utvide bruksområdet.
