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上海硅酸鹽所大尺寸、低散射損耗激光陶瓷研究獲重要進展

  最近,中國科學院上海硅酸鹽研究所在大尺寸、低散射損耗激光陶瓷研制中取得重要進展。

  該所潘裕柏研究員帶領的透明光功能陶瓷課題組研制成功了直徑為150mm的高質量Nd:YAG激光陶瓷盤片,其光學散射損耗僅為0.004cm-1,與Nd:YAG單晶材料相當。中國科學院理化技術研究所采用LD面陣模塊側面泵浦該課題組研制的Nd:YAG陶瓷板條,獲得了單片4.06kW準連續激光輸出,光光效率為42.7%。該Nd:YAG陶瓷板條激光與美國達信公司陶瓷板條激光系統中單板條激光輸出功率7.5kW處于同一量級。這標志著中國在激光陶瓷領域取得了重要突破,處于國際先進水平。

  該課題組自2006年國內首次實現Nd:YAG透明陶瓷的激光輸出后(J. Am. Ceram. Soc., 2007, 1629),在高性能激光陶瓷材料的設計、制備與性能研究中取得一系列重要的研究進展,相繼實現了Yb:YAG(J. Am. Ceram. Soc., 2007, 90, 3334;Opt. Express, 2009,17, 17734;Opt. Express, 2012,20, A489)、Tm:YAG(J. Am. Ceram. Soc., 2009, 92, 2434)、Ho:YAG(Laser Phys. Lett., 2010, 7, 351)和Er:YAG(J. Am. Ceram. Soc.,2012, 95, 1029)透明陶瓷的高效、連續激光輸出。

  該課題組成功制備了高質量復合結構YAG/Nd:YAG透明陶瓷,并且實現了連續激光輸出(Int. J. Appl. Ceram. Tech., 2008, 5, 360;J. AlloyCompd., 2012, 527, 66)。2011年,研制的單片Nd:YAG陶瓷板條實現了2.44kW準連續激光輸出(J. Alloy Compd., 2012, 538, 258)。此外,該課題組在濕化學法制備YAG納米粉體和透明陶瓷的研究中也取得了重要進展(J. Eur. Ceram. Soc., 2011, 31,653;J. Eur. Ceram. Soc., 2012, 32, 2971)。

  由于激光陶瓷具有制備上的優勢,可以獲得復合結構,因此有望解決目前高功率固體激光發展遇到的熱問題,實現高光束質量、高功率激光輸出。

  上述研究工作得到了國家自然科學基金重大專項、國家自然科學重點項目、國家863項目、中國科學院方向性項目、上海市基礎研究重點項目、中國科學院上海硅酸鹽研究所科技創新重大項目等的資助和支持。

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