在2015年5月10-15日美國(guó)加州圣何塞市舉行的激光與光電子會(huì)議上，來(lái)自德國(guó)柏林費(fèi)迪南布勞恩研究所、萊布尼茨研究所和赫斯特頻率技術(shù)公司（FBH）的團(tuán)隊(duì)報(bào)告了從2012年1月運(yùn)行至2014年12月的低溫激光項(xiàng)目的最新結(jié)果，第一次證明當(dāng)溫度冷卻到203K時(shí)1厘米長(zhǎng)激光棒可以提供至少2千瓦光輸出峰值功率。
超高能量激光器是基礎(chǔ)科學(xué)的工具，用于新興醫(yī)療，尤其用于激光誘導(dǎo)聚變。該系統(tǒng)需要的二極管激光器不僅具有能力，而且可以低成本大批量制造。具體來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)范圍930-970納米的二極管激光器棒是大型激光裝置中鐿摻雜晶體泵浦源的基本構(gòu)建塊，其產(chǎn)生的光脈沖峰值能量達(dá)到拍瓦（1015瓦）級(jí)和脈沖寬度為皮秒（10-12秒）。這些泵浦源的單個(gè)激光棒典型輸出功率為300-500瓦。
作為低溫激光項(xiàng)目的一部分，F(xiàn)BH目前在優(yōu)化必要設(shè)計(jì)和技術(shù)，此方向由德國(guó)萊布尼茨協(xié)會(huì)資助。如果每個(gè)光子的成本下降，必將生成更高的光功率密度，從而減少所需材料數(shù)量。轉(zhuǎn)換效率也必須顯著提高以增強(qiáng)系統(tǒng)效率。低溫激光采用新穎設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)（-70℃=203K）溫度下優(yōu)化運(yùn)行，在此低溫下可大幅度提高二極管激光器的性能。
依賴(lài)于外延設(shè)計(jì)和封裝技術(shù)進(jìn)展，在-70℃（203K）溫度下FBH的激光棒發(fā)光波長(zhǎng)在940納米附近，輸出峰值功率2千瓦，每棒電流2千安，脈沖寬度200微秒，重復(fù)頻率10赫茲（相應(yīng)脈沖能量為0.4焦耳）。峰值功率受到最大可用電流的限制。到目前為止，這種功率只能通過(guò)至少4個(gè)激光棒的光束組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸出功率1千瓦時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率為65%，輸出功率2千瓦時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率為56%。這樣的激光棒將在未來(lái)高能量激光設(shè)施發(fā)揮重要作用。目前該團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步提高激光棒轉(zhuǎn)換效率。
FBH負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)低溫激光項(xiàng)目的全價(jià)值鏈，從設(shè)計(jì)到第一個(gè)原型構(gòu)建。正在評(píng)估的最終泵浦源可用于高能級(jí)二極管泵浦固體激光系統(tǒng)，由美國(guó)的LIFE和歐盟的歐洲高功率激光能源研究所（HiPER）現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。項(xiàng)目合作伙伴包括美國(guó)勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和英國(guó)科學(xué)與技術(shù)設(shè)施理事會(huì)（STFC）盧瑟福-阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室。
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