Baru-baru ini, tim Profesor Zhiwei Lv dan Zhenxu Bai di Pusat Penelitian Teknologi Laser Tingkat Lanjut Universitas Teknologi Hebei (HBUT), bekerja sama dengan Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd, telah mencapai keluaran laser Raman nanodetik dengan puncak daya lebih besar dari 1,5 MW menggunakan berlian kristal tunggal CVD tingkat optik berukuran besar buatan dalam negeri. Karya ini adalah laporan pertama keluaran laser Raman berdenyut nanodetik dengan energi pulsa tunggal lebih besar dari 10 mJ, yang mencapai standar internasional tertinggi dalam hal energi dan daya puncak. Hasil penelitian terkait dipublikasikan pada bulan Desember 2023 sebagai buletin di China Laser dengan judul "Output laser Raman dengan kekuatan puncak MW yang dicapai dalam berlian domestik".
Sebagai "bahan karbon" yang penting, berlian tidak hanya merupakan zat alami yang paling keras, tetapi juga memiliki konduktivitas termal yang sangat tinggi, rentang transmisi spektral yang luas, dan stabilitas fisik dan kimia yang tinggi, serta dikenal sebagai "gigi industri yang paling keras dan paling tajam". " dan "bahan semikonduktor utama". Ia dikenal sebagai "gigi industri paling keras dan paling tajam" dan "bahan semikonduktor terbaik", dan telah banyak digunakan di bidang jendela optik, landasan berlian, manajemen termal, pemolesan dan penggilingan, dan deteksi radiasi pengion. Selain itu, dikombinasikan dengan sifat optik nonliniernya yang unik, laser berlian menunjukkan keunggulan luar biasa di bidang laser Raman dan Brillouin, sehingga memberikan peluang baru untuk pengembangan laser berdaya tinggi.
Kristal berlian memiliki koefisien penguatan Raman yang sangat tinggi dan pergeseran frekuensi Raman terbesar di antara kristal yang diketahui, sehingga laser berlian Raman dianggap sebagai "jalur baru untuk menembus batas kekuatan dan panjang gelombang laser". Untuk mendapatkan operasi laser berlian yang sangat efisien dengan kualitas sinar tinggi, kristal berlian sintetis tingkat optik perlu digunakan sebagai media penguatan. Untuk mencapai efisiensi tinggi dan kualitas sinar yang tinggi, kristal berlian sintetis tingkat optik diperlukan sebagai media penguatan, tetapi sebagian besar kristal berlian kristal tunggal yang digunakan oleh para peneliti dalam penelitian sebelumnya telah diimpor. Tiongkok adalah produsen berlian sintetis terbesar di dunia, terutama berlian kelas industri dengan kekuatan harga internasional. Oleh karena itu, cara meningkatkan kualitas dan ukuran pertumbuhan kristal berlian kristal tunggal yang diproduksi di dalam negeri dan memaksimalkan penerapannya pada bidang laser merupakan masalah utama yang perlu dipecahkan.
Gambar 1 Diagram pengaturan eksperimen
Baru-baru ini, para peneliti menggunakan berlian kristal tunggal CVD tingkat optik ukuran besar yang diproduksi di dalam negeri (4×4×7 mm3) sebagai media penguatan Raman, dan memperoleh konversi laser Raman dengan panjang gelombang 1,2 μm dan pulsa tunggal. energi sebesar 11,2 mJ dengan menggunakan laser berdenyut 1 μm sebagai sumber pompa dalam osilator dengan panjang rongga hanya 15 mm. Lebar pulsa laser keluaran Raman adalah 7 ns, sesuai dengan daya puncak maksimum 1,6 MW.
Gambar 2 Karakteristik keluaran laser Raman (a) kurva energi (b) bentuk gelombang dan spektrum
Studi ini melaporkan untuk pertama kalinya hasil pengoperasian laser berlian Raman domestik dengan pemompaan daya tinggi, dan daya puncak keluarannya melebihi skala megawatt untuk pertama kalinya, mencapai standar internasional tertinggi. Hasil ini tidak hanya membuktikan peningkatan signifikan dalam proses kristal berlian tingkat optik dalam negeri, tetapi juga memberikan ide baru bagi para peneliti untuk lebih menerobos batas daya laser panjang gelombang khusus melalui teknologi laser berlian, serta memperluas penerapannya.
