Neseniai profesorių Zhiwei Lv ir Zhenxu Bai komanda iš Hebėjaus technologijos universiteto (HBUT) pažangių lazerinių technologijų tyrimų centro, bendradarbiaudama su Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd., pasiekė nanosekundės Ramano lazerio galią su didžiausia didesnė nei 1,5 MW galia, naudojant vietinius didelio dydžio, optinės kokybės CVD vieno kristalo deimantus. Šis darbas yra pirmoji ataskaita apie nanosekundžių impulsinį Ramano lazerio išvestį, kai vieno impulso energija yra didesnė nei 10 mJ, kuri pasiekia aukščiausią tarptautinį standartą energijos ir didžiausios galios atžvilgiu. Susiję tyrimų rezultatai buvo paskelbti 2023 m. gruodžio mėn. kaip „China Laser“ naujienlaiškis pavadinimu „Ramano lazerio galia su didžiausia MW galia, pasiekta vietiniame deimante“.
Kaip svarbi „anglies medžiaga“, deimantas yra ne tik kiečiausia gamtoje esanti medžiaga, bet ir pasižymi itin dideliu šilumos laidumu, plačiu spektro perdavimo diapazonu, dideliu fiziniu ir cheminiu stabilumu, taip pat žinomas kaip „kiečiausias ir aštriausias pramoninis dantis“. “ ir „galutinė puslaidininkinė medžiaga“. Jis žinomas kaip „kiečiausias ir aštriausias pramoninis dantis“ ir „galutinė puslaidininkinė medžiaga“ ir buvo plačiai naudojamas optinių langų, deimantinių priekalų, šilumos valdymo, poliravimo ir šlifavimo bei jonizuojančiosios spinduliuotės aptikimo srityse. Be to, kartu su unikaliomis netiesinėmis optinėmis savybėmis deimantiniai lazeriai pasižymi itin išskirtiniais pranašumais Ramano ir Brillouino lazerių srityje, suteikdami naujų galimybių plėtoti didelės galios lazerius.
Deimantiniai kristalai turi itin aukštus Ramano stiprinimo koeficientus ir didžiausius Ramano dažnio poslinkius tarp žinomų kristalų, todėl deimantiniai Ramano lazeriai laikomi „nauju keliu peržengti lazerių galios ir bangos ilgio ribas“. Norint pasiekti labai efektyvų deimantinio lazerio veikimą su aukštos spinduliuotės kokybe, kaip stiprinimo terpę reikia naudoti optinio lygio sintetinius deimantų kristalus. Norint pasiekti aukštą efektyvumą ir aukštą pluošto kokybę, kaip stiprinimo terpė reikalingi optinio lygio sintetiniai deimantų kristalai, tačiau dauguma vieno kristalo deimantų kristalų, kuriuos mokslininkai naudojo savo ankstesniuose tyrimuose, buvo importuoti. Kinija yra didžiausia pasaulyje sintetinių deimantų, ypač pramoninės klasės deimantų, gamintoja, turinti tarptautinę galią. Todėl pagrindinis klausimas, kurį reikia išspręsti, yra tai, kaip pagerinti šalyje pagamintų vieno kristalo deimantų kristalų kokybę ir augimo dydį bei maksimaliai padidinti jų panaudojimą lazerio lauke.
1 pav. Eksperimentinės sąrankos diagrama
Neseniai tyrėjai panaudojo šalyje pagamintą didelio optinio lygio CVD vieno kristalo deimantą (4 × 4 × 7 mm3) kaip Ramano stiprinimo terpę ir gavo Ramano lazerio konversiją, kurios bangos ilgis buvo 1,2 μm ir vienas impulsas. 11,2 mJ energiją naudojant 1 μm impulsinį lazerį kaip siurblio šaltinį generatoriuje, kurio ertmės ilgis yra tik 15 mm. Išėjimo Ramano lazerio impulso plotis buvo 7 ns, o tai atitinka didžiausią 1, 6 MW galią.
2 pav. Ramano lazerio išėjimo charakteristikos (a) energijos kreivė (b) bangos formos ir spektrai
Šis tyrimas pirmą kartą pranešė apie buitinio deimantinio Ramano lazerio veikimo rezultatus esant didelės galios siurbimui, o didžiausia išėjimo galia pirmą kartą viršijo megavatų skalę ir pasiekė aukščiausią tarptautinį standartą. Šis rezultatas ne tik įrodo reikšmingą buitinių optinio laipsnio deimantų kristalų tobulėjimą procese, bet ir suteikia tyrėjams naujų idėjų, kaip dar labiau peržengti specialių bangos ilgio lazerių galios ribą pasitelkus deimantinio lazerio technologiją, taip pat išplėsti jos pritaikymą.
