Récemment, l'équipe des professeurs Zhiwei Lv et Zhenxu Bai du Centre de recherche pour la technologie laser avancée de l'Université de technologie du Hebei (HBUT), en collaboration avec Ningbo Jingdrill Science and Technology Co. Ltd, a obtenu une sortie laser Raman nanoseconde avec un pic puissance supérieure à 1,5 MW en utilisant des diamants monocristallins CVD de grande taille et de qualité optique fabriqués dans le pays. Ce travail est le premier rapport sur une sortie laser Raman pulsée nanoseconde avec une énergie d'impulsion unique supérieure à 10 mJ, qui atteint la norme internationale la plus élevée en termes d'énergie et de puissance de crête. Les résultats de la recherche associée ont été publiés en décembre 2023 sous forme de bulletin d'information dans China Laser sous le titre « Sortie laser Raman avec une puissance maximale de MW atteinte dans le diamant domestique ».
En tant que « matériau carboné » important, le diamant est non seulement la substance naturelle la plus dure, mais il possède également une conductivité thermique extrêmement élevée, une large plage de transmission spectrale et une stabilité physique et chimique élevée. Il est connu comme « la dent industrielle la plus dure et la plus tranchante ». " et le "matériau semi-conducteur ultime". Elle est connue comme la « dent industrielle la plus dure et la plus tranchante » et le « matériau semi-conducteur ultime », et a été largement utilisée dans les domaines des fenêtres optiques, des enclumes diamantées, de la gestion thermique, du polissage et du meulage, ainsi que de la détection des rayonnements ionisants. De plus, combinés à leurs propriétés optiques non linéaires uniques, les lasers diamant présentent des avantages extrêmement remarquables dans le domaine des lasers Raman et Brillouin, offrant de nouvelles opportunités pour le développement de lasers de haute puissance.
Les cristaux de diamant ont des coefficients de gain Raman extrêmement élevés et les plus grands décalages de fréquence Raman parmi les cristaux connus, de sorte que les lasers Raman au diamant sont considérés comme « une nouvelle voie pour dépasser les limites de puissance et de longueur d'onde des lasers ». Afin d'obtenir un fonctionnement laser diamant très efficace avec une qualité de faisceau élevée, des cristaux de diamant synthétiques de qualité optique doivent être utilisés comme milieu de gain. Afin d'obtenir un rendement élevé et une qualité de faisceau élevée, des cristaux de diamant synthétiques de qualité optique sont nécessaires comme milieu de gain, mais la plupart des cristaux de diamant monocristallin utilisés par les chercheurs dans leurs études antérieures ont été importés. La Chine est le plus grand producteur mondial de diamants synthétiques, en particulier de diamants de qualité industrielle, doté d'un pouvoir de fixation des prix au niveau international. Par conséquent, comment améliorer la qualité et la taille de croissance des cristaux de diamant monocristallins produits dans le pays et maximiser leur application dans le domaine laser est une question clé qui doit être résolue.
Fig. 1 Schéma du dispositif expérimental
Récemment, les chercheurs ont utilisé le diamant monocristallin CVD de grande taille de qualité optique produit dans le pays (4 × 4 × 7 mm3) comme milieu de gain Raman et ont obtenu la conversion laser Raman avec une longueur d'onde de 1,2 μm et une impulsion unique. énergie de 11,2 mJ en utilisant un laser pulsé de 1 μm comme source de pompe dans un oscillateur avec une longueur de cavité de seulement 15 mm. La largeur d’impulsion du laser Raman en sortie était de 7 ns, correspondant à une puissance de crête maximale de 1,6 MW.
Figure 2 Caractéristiques de sortie du laser Raman (a) courbe d'énergie (b) formes d'onde et spectres
Cette étude a rapporté pour la première fois les résultats de fonctionnement du laser Raman au diamant domestique sous pompage à haute puissance, et la puissance de crête de sortie a dépassé pour la première fois l'échelle du mégawatt, atteignant la norme internationale la plus élevée. Ce résultat prouve non seulement l'amélioration significative des cristaux de diamant de qualité optique nationaux dans le processus, mais fournit également de nouvelles idées aux chercheurs pour dépasser davantage la limite de puissance des lasers à longueur d'onde spéciale grâce à la technologie laser diamant, ainsi que pour étendre ses applications.
