For nylig har holdet af professorer Zhiwei Lv og Zhenxu Bai ved forskningscentret for avanceret laserteknologi ved Hebei University of Technology (HBUT), i samarbejde med Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd, opnået et nanosekunds Raman-laseroutput med en top effekt på mere end 1,5 MW ved brug af indenlandsk fremstillede store, optiske CVD-enkrystaldiamanter. Dette arbejde er den første rapport om nanosekund-pulseret Raman-laseroutput med enkeltpulsenergi større end 10 mJ, som når den højeste internationale standard med hensyn til energi og spidseffekt. De relaterede forskningsresultater blev offentliggjort i december 2023 som et nyhedsbrev i China Laser under titlen "Raman laser output med maksimal effekt på MW opnået i indenlandsk diamant".
Som et vigtigt "kulstofmateriale" er diamant ikke kun det hårdeste naturligt forekommende stof, men har også ekstrem høj varmeledningsevne, et bredt spektralt transmissionsområde og høj fysisk og kemisk stabilitet og er kendt som den "hårdeste og skarpeste industrielle tand" " og det "ultimate halvledermateriale". Det er kendt som den "hårdeste og skarpeste industrielle tand" og det "ultimate halvledermateriale", og har været meget udbredt inden for områderne optiske vinduer, diamantambolte, termisk styring, polering og slibning og ioniserende strålingsdetektion. Derudover, kombineret med dets unikke ikke-lineære optiske egenskaber, viser diamantlasere ekstremt fremragende fordele inden for Raman- og Brillouin-lasere, hvilket giver nye muligheder for udvikling af højeffektlasere.
Diamantkrystaller har ekstremt høje Raman-forstærkningskoefficienter og de største Raman-frekvensforskydninger blandt kendte krystaller, så diamant-ramanlasere anses for at være "en ny vej til at bryde igennem lasernes effekt- og bølgelængdegrænser". For at opnå højeffektiv diamantlaserdrift med høj strålekvalitet skal syntetiske diamantkrystaller af optisk kvalitet bruges som forstærkningsmedium. For at opnå høj effektivitet og høj strålekvalitet kræves syntetiske diamantkrystaller af optisk kvalitet som forstærkningsmediet, men de fleste af de enkeltkrystal-diamantkrystaller, der blev brugt af forskere i deres tidligere undersøgelser, er blevet importeret. Kina er verdens største producent af syntetiske diamanter, især inden for industrielle diamanter med international prisfastsættelse. Derfor er det et nøglespørgsmål, der skal brydes igennem, hvordan man forbedrer kvaliteten og vækststørrelsen af indenlandsk producerede enkeltkrystal diamantkrystaller og maksimerer deres anvendelse på laserfeltet.
Fig. 1 Diagram over forsøgsopstillingen
For nylig brugte forskerne den indenlandsk producerede CVD-enkeltkrystal-diamant i stor størrelse af optisk kvalitet (4×4×7 mm3) som Raman-forstærkningsmediet og opnåede Raman-laserkonverteringen med en bølgelængde på 1,2 μm og en enkeltpuls energi på 11,2 mJ ved at bruge en 1 μm pulserende laser som pumpekilde i en oscillator med en hulrumslængde på kun 15 mm. Raman-laserpulsbredden var 7 ns, svarende til en maksimal spidseffekt på 1,6 MW.
Figur 2 Raman laser output karakteristika (a) energikurve (b) bølgeformer og spektre
Denne undersøgelse rapporterede for første gang driftsresultaterne af indenlandsk diamant Raman-laser under højeffektpumpning, og udgangsspidseffekten oversteg megawatt-skalaen for første gang og nåede den højeste internationale standard. Dette resultat beviser ikke kun den betydelige forbedring af indenlandske diamantkrystaller af optisk kvalitet i processen, men giver også nye ideer til forskere til yderligere at bryde gennem effektgrænsen for specielle bølgelængdelasere gennem diamantlaserteknologi, samt at udvide dens anvendelser.
