LD泵浦全固態瓦級連續藍光雷射器研製獲突破

2020-11-23 中國科學院

    中科院物理所張治國研究員及其研究小組，經過多年系統研究, 研製成功我國首臺LD泵浦全固態瓦級連續 藍光(473nm)雷射器，獲得了雷射器連續藍光 (473nm) 雷射單邊輸出超過1W的實驗結果，使我國在LD泵浦全固 態瓦級連續藍光(473nm)雷射器研究方面獲得重要突破，成為繼德國和美國之後第三個公開報導研製成功LD泵 浦全固態瓦級連續藍光雷射器的國家，對推動我國連續藍光雷射器研究具有重要意義。

    目前，他們正進一步優化實驗方案，以期獲得更高的連續藍光輸出。他們的研究成果已引起國內外相關單 位以及美國、日本等廠商的極大關注。現在他們正與相關公司合作，全力攻關，為推進大功率連續藍光雷射器 的產業化而開展工作。

    連續藍光雷射輸出比脈衝藍光雷射在技術上具有更大的難度，因而實現高功率連續藍光輸出比脈衝藍光激 光更加困難。

    雷射二極體 (LD) 泵浦連續藍光雷射器在雷射生物醫學、高密度光存儲、超短脈衝、數字視頻技術、雷射光譜 學、雷射列印等領域有著廣泛、重要的應用價值，其中高功率的藍光雷射器因其在雷射大屏幕電視、雷射彩色 顯示、雷射娛樂表演、海洋應用及水下資源探測等領域具有的重要應用前景，已成為當前國際上研究的熱點。

    下面僅以雷射大屏幕電視和海洋應用為例，簡要說明高功率藍光雷射器的重要應用前景。

    在雷射大屏幕應用方面，一般為實現高質量的雷射大屏幕顯示，紅、藍、綠三色雷射光源的功率一般要求 在1W以上，二極體泵浦高功率藍光雷射器可以和二極體泵浦全固化紅光及綠光雷射器構成三元色雷射源，使這 一系統具有功耗低、壽命長、效率高、光束質量好的特點，其色度更接近於自然光，從而有效的實現了三元色 的平衡，使得圖像的色彩更加逼真、更加自然。

    在海洋應用方面,由於藍光波長處於海水的低損耗窗口，在遠海和深海中傳輸更具有低損耗特性，所以高 功率藍綠雷射器已成為海洋應用及水下資源探測中的重要光源。可通過藍綠雷射信號依靠大氣、空氣/海水界 面和海水作為光信道實現與深水之間的通訊；藍綠雷射器還可安裝在水下載體上，實現水下探測、避撞等。正 是由於上述這些明確的應用背景，所以世界上各先進國家，其中特別是美國等西方國家都投入了大量的人力、 財力在此領域開展研究，並已取得明顯成效。

    目前，在水下雷射探測系統中人們已使用氬離子雷射器作光源開展相關研究，鑑於氬離子雷射器及其供電 系統體積十分龐大，實際應用起來困難很多，所以近年來體積小、重量輕、效率高的二極體泵浦高功率藍光激 光器成為人們研究的重點，從目前已取得的研究進展看，可以預見在不久的將來，二極體泵浦高功率藍光雷射 器將會像現在二極體泵浦高功率綠雷射器一樣，投入實際使用。

相關焦點

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    1、目前1μm光纖雷射器泵浦光源有哪些？1962年，H.W.Etzel等人成功研製出第1臺摻鐿離子(Yb3+)的光纖雷射器，即目前最常見的1μm波長（1.064μm/1.080μm）光纖雷射器2004 年，南安普敦大學的 Jeong 等利用975nm LD 雙端泵浦纖芯直徑 43μm的雙包層摻鐿光纖，產生了1.01 kW的1090 nm雷射輸出，實現了世界上第一個千瓦級光纖雷射輸出。
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    該類型的雷射器利用輸出固定波長的半導體雷射器代替了傳統的氪燈或氙燈來對雷射晶體進行泵浦，從而取得了嶄新的發展，被稱為第二代的雷射器。　　半導體泵浦固體雷射器類別　　半導體泵浦固體雷射器的種類很多，可以是連續的、脈衝的、調Q的，以及加倍頻混頻等非線性轉換的。工作物質的形狀有圓柱和板條狀的。而泵浦的耦合方式可分為端面泵浦和側面泵浦，其中端面泵浦又可分為直接端面泵浦和光纖耦合端面泵浦兩種結構。
  • 半導體泵浦雷射器與燈泵浦雷射器的比較
    半導體及燈泵浦雷射器都是採用ND:YAG（摻釹釔鋁石榴石）晶體作為雷射產生的材料，它可將808nm的可見光轉換為1064nm的不可見的雷射，但輸出雷射的另一個關鍵因素是使晶體棒輸出雷射的泵浦源，半導體泵浦是利用半導體二極體發出808nm的光波；而燈泵浦是利用氪燈發出的光來泵浦，但氪燈發出的光光譜較廣
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    這些高亮度，高效率，高波長穩定性的成果顯示了下一代固體雷射和光纖雷射器所需的泵浦技術。　　1.介紹　　高亮度光纖耦合二極體雷射器打開了二極體雷射器在工業和泵浦應用上新的應用領域。nLIGHT公司已展示了具有優越亮度的設備應用在各種工業和泵浦應用中。
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    美國利弗莫爾實驗室和Pleasanton的研究人員最近在SPIE上發表了高功率二極體泵浦鹼蒸氣雷射器的最新研究進展。2003年，美國利弗莫爾實驗室Krupke教授提出將高效、結構緊湊的雷射二極體與優良光束質量的氣體雷射器結合在一起，製成二極體泵浦鹼金屬蒸氣雷射器（DPALs）。這類雷射器在材料加工、能量輻射、軍事應用和其他要求高功率、高亮度雷射器領域有潛在的應用價值。