《高熱導率複合結構固體雷射器技術研究》是依託上海交通大學，由唐玉龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高熱導率複合結構固體雷射器技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐玉龍
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在單雷射模組中實現基模、高功率雷射輸出是高功率固體雷射技術發展的基礎。由於現在使用的雷射材料的熱導率不高，單純依靠採用如薄片/光纖等大表面-體積比的結構來提高雷射功率面臨著新的挑戰。本項目提出具有高熱導率的固體雷射器複合結構，利用高熱導率材料（如SiC、金剛石等）與雷射增益介質（如晶體、陶瓷等）的一體化設計和複合技術，將優異的散熱性能、高強度泵浦技術和大模場體積結合起來，大幅度提升固體雷射器的散熱能力，解決高功率固體雷射器的熱畸變、光束質量劣化和效率下降等關鍵技術問題，在單雷射模組中實現高功率基模雷射輸出，探索出一條高光束質量、高平均功率的固體雷射器新技術途徑。
結題摘要
採用自合成法成功實現了SiC高純原料的合成，並將該原料套用於SiC晶體的生長，得到了3英寸和4英寸的高光學質量SiC晶體。通過高溫鍵合的方法，成功實現了SiC與雷射晶體多種方式鍵合，發展了高熱導率複合結構雷射增益介質構型。 主要研究了三種SiC晶體的複合結構雷射增益介質結構：SiC分離式鍵合結構、SiC晶體包層結構和SiC晶體多層複合結構。基於這三種複合增益介質結構，我們分別開展了溫度、應力分布、雷射振盪、傳輸及放大研究，實現了高光束質量、高功率雷射輸出。其中，SiC分離式鍵合結構得到了大於5W的線偏振雷射，光束質量稍差；SiC晶體包層結構實現了大於50W的基模雷射輸出；多層複合結構中，通過布儒斯特角傳輸的偏振選擇特性，實現了大於6W的多束偏振基模雷射輸出（雷射的偏振比大於15dB），對該增益介質結構的雷射諧振腔進行最佳化和功率提升，得到了大於120W的偏振雷射，雷射的光束質量M2因子為1.8左右。 研究結果證明了基於高熱導率材料的複合結構增益介質是實現高光束質量高功率固體雷射的優異途徑之一，該結構的巨大優勢和潛力有望通過進一步研究來展現。鍵合技術的進一步成熟將推動該複合結構雷射技術上升到一個新的台階。
