Page 35 - LFWC_MarApr_2019_eMag

技术中心 Technologies Center

a) Λ 均匀光栅 内部，系统可能 质量，能够产生超过 2W 的频率转换
d s = const 会更加简单和紧 绿光，这是目前报道的直接二极管光
d res 腔长, L 凑。欧盟资助的 源输出的最高功水平。
λ = 2n Λ/N 光输出
B eff 量子阱
BRIDLE 项目（德
基本垂直模式, neff
b) Λ 非均匀光栅(切趾光栅) 国 DILAS 和弗劳 世界上首款焦耳级中红外激
d s d s (L) 恩霍夫激光技术 光光源
d res 腔长, L 光输出 研究所合作）详 高功率二极管激光器的进步，也
λ = 2n Λ/N
B eff 量子阱
细研究了这一概 开辟了固态激光器的新应用。2018
基本垂直模式, neff
图4：与具有均匀光栅的二极管（a）相比，使用表面刻蚀切趾光栅（b）的二极 念。对一组（五 年 8 月，来自德国柏林和耶拿地区
管，在相同的光栅深度下，具有更高的制造产量和效率。
个）具有整体式 的合作伙伴，联合参加了由 Berlin-
由新型切趾表面蚀刻光栅提供（见图 集成光栅的定制二极管激光器进行光 Brandenburg Competence Network for
4）。在这些器件中，光栅强度沿谐振 束合束，并耦合到芯径为 35μm、数 Optical Technologies（OpTecBB）组
器变化，因此能显著提高制造产量和 值孔径（NA）为 0.2 的低模光纤中， 织的 BMBF（德国教育和研究部）项
性能（见图 5）。相应的原型二极管激 光纤输出的总功率为 26W，单偏振， 目。在 150 万欧元的资金支持下，该
光器已经无故障运行超过 10,000 小 强度是芯径 105μm 光纤输出的商用 团队将开发出世界上首款高能级中红
时，因此有望在未来几年内推动应用 非偏振模块强度的两倍。 外激光器（HECMIR），其目标是在
的发展。 更先进的方法是相干组束 1.9μm 波长处实现超过 1J 的脉冲能
（CBC）。这里，分布式反馈（DFB） 量。这些脉冲能量通过高强度、长脉
超亮光束组束 种子激光器的输出被分成几路光束， 冲二极管激光泵浦源实现，该光源将

工业系统将许多二极管激光器的 它们的功率通过并联半导体放大器提 由 FBH 为 HECMIR 开发和实现，以
发射光束，组合成单一光束，以达到 升。仔细调节放大器电流，可以完美 开拓新型二极管激光器设计和创新的
切割金属（如钢）所需要的光束强度。 地保持它们的输出相位，这样放大器 高占空比堆叠阵列技术。
目前的系统使用光纤激光器或碟片激 阵列就像单个激光器，具有衍射极 HECMIR 的短 脉冲 MIR 光 源，
光器来收集二极管激光器的能量。当 限光束和窄光谱。FBH 正在研究如 能够实现桌面装置的粒子（例如质子）
然，直接二极管激光系统也颇有潜力 何最好地实现这样的系统（与法国 束，提供现在需要篮球场大小的加速
成为这些已有解决方案的高效、紧凑 Laboratoire Charles Fabry 和丹麦技术 器才能达到能量级。这些粒子束将是
和可靠的竞争对手。因此，关于直接 大学合作），最近的研究表明，CBC 肿瘤切除治疗的一种理想的非侵入性
二极管激光系统应用的研究，正在紧 不仅增加了功率，而且还提升了光束 方法。预计 MIR 源也将在未来的超
锣密鼓地进行中。 高能脉冲研究用激光器中发挥关键作
光输出功率
增加直接二极管光源的光学强 (W) 转换效率 用。新一代超短脉冲高能激光器正在
Uniform
度的一项重要技术是波长光束组束 8 Apodized 0.7 全球范围内安装，并且需要更高的性
（WBC），其将来自多个二极管激光 0.6 能。只有先进的二极管泵浦（位于传
6
器的光组合到一起（例如使用外部光 0.5 统波段和 MIR 波段）才能实现这一
0.4
栅），形成单一光束。通过这种方式， 4 目标，正如 EuPRAXIA 联盟目前正
0.3
[2]
可以获得非常高的合束功率，但代价 在研究的那样。
2 0.2
是展宽光谱。FBH 专门为此应用开发 0.1
了高效的超强二极管激光器阵列，包 0 0.0 参考文献
0 2 4 6 8 1. P. Crump, “Lasers: excelling with
括单模激光器的高功率阵列，以及波 电流 (A)
extreme asymmetry,” Compound
长光束组束（与通快合作开发）。 图5：图中显示的是安装在底座上、准备用于激光 Semiconductor, 24, 6 (Sep. 2018).
系统的整体式光栅稳定的二极管激光器的光学功率
如果将光栅放入二极管激光器 和效率，显示了切趾光栅的优越性能。 2. See www.eupraxia-project.eu.

激光世界 Laser Focus World China www.laserfocusworld.com.cn Mar/ Apr 2019 33