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德国FBH团队推出峰值功率2千瓦半导体激光器

2016-02-20 22:41:09 深圳鑫锐光 阅读

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  在2015年5月10-15日美国加州圣何塞市举行的激光与光电子会议上,来自德国柏林费迪南布劳恩研究所、莱布尼茨研究所和赫斯特频率技术公司(FBH)的团队报告了从2012年1月运行至2014年12月的低温激光项目的最新结果,第一次证明当温度冷却到203K时1厘米长激光棒可以提供至少2千瓦光输出峰值功率。

  超高能量激光器是基础科学的工具,用于新兴医疗,尤其用于激光诱导聚变。该系统需要的二极管激光器不仅具有能力,而且可以低成本大批量制造。具体来说,波长范围930-970纳米的二极管激光器棒是大型激光装置中镱掺杂晶体泵浦源的基本构建块,其产生的光脉冲峰值能量达到拍瓦(1015瓦)级和脉冲宽度为皮秒(10-12秒)。这些泵浦源的单个激光棒典型输出功率为300-500瓦。

  作为低温激光项目的一部分,FBH目前在优化必要设计和技术,此方向由德国莱布尼茨协会资助。如果每个光子的成本下降,必将生成更高的光功率密度,从而减少所需材料数量。转换效率也必须显著提高以增强系统效率。低温激光采用新颖设计理念,开发创新结构在远低于冰点(-70℃=203K)温度下优化运行,在此低温下可大幅度提高二极管激光器的性能。

  依赖于外延设计和封装技术进展,在-70℃(203K)温度下FBH的激光棒发光波长在940纳米附近,输出峰值功率2千瓦,每棒电流2千安,脉冲宽度200微秒,重复频率10赫兹(相应脉冲能量为0.4焦耳)。峰值功率受到最大可用电流的限制。到目前为止,这种功率只能通过至少4个激光棒的光束组合来实现。输出功率1千瓦时光电转换效率为65%,输出功率2千瓦时光电转换效率为56%。这样的激光棒将在未来高能量激光设施发挥重要作用。目前该团队正在进一步提高激光棒转换效率。

  FBH负责开发低温激光项目的全价值链,从设计到第一个原型构建。正在评估的最终泵浦源可用于高能级二极管泵浦固体激光系统,由美国的LIFE和欧盟的欧洲高功率激光能源研究所(HiPER)现场评估。项目合作伙伴包括美国劳伦斯利物莫国家实验室和英国科学与技术设施理事会(STFC)卢瑟福-阿普尔顿实验室。

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