固體激光器中的廢熱累積會(huì)嚴(yán)重影響激光器的性能。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)激光增益介質(zhì)盤(pán)片可以有效減少其內(nèi)部的熱累積，顯著提高激光器的功率和光束質(zhì)量。
在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)盤(pán)激光器中，增益介質(zhì)盤(pán)片的旋轉(zhuǎn)須靠電驅(qū)動(dòng)（馬達(dá)）等方式，同時(shí)需要伺服系統(tǒng)克服增益介質(zhì)的搖擺，這導(dǎo)致激光器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所李建郎研究員課題組將轉(zhuǎn)盤(pán)激光器技術(shù)和磁懸浮光驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提出了全新的磁懸浮光驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)激光器方案。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chinese Optics Letters 2015 年第12 期上（H. X. Han and J. L. Li, A Maglev and Rotating Disk Laser）。
反磁性材料（比如熱解石墨）因具有負(fù)的磁化率，在外磁場(chǎng)環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，因而在室溫時(shí)可產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象。如果將激光照射到磁懸浮熱解石墨薄片的邊緣位置，熱致磁導(dǎo)率的變化形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，熱解石墨薄片會(huì)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)。由于采用了光驅(qū)動(dòng)，此種方式易于精確控制并具有良好的穩(wěn)定性。
該方案利用反磁性材料（熱解石墨片）將激光增益介質(zhì)盤(pán)片懸浮在磁場(chǎng)中，同時(shí)由半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)激光增益介質(zhì)盤(pán)片并提供反磁性材料轉(zhuǎn)動(dòng)所需的能量。該團(tuán)隊(duì)的科研人員通過(guò)熱解石墨片將Nd:YAG激光晶體懸浮在磁鐵之上，在懸浮體重量過(guò)重的情況下以氣體輔助推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，獲得了17.7 mW的基模激光輸出，初步驗(yàn)證了他們的設(shè)想。
磁懸浮轉(zhuǎn)盤(pán)激光器實(shí)驗(yàn)示意圖。插圖為磁懸浮系統(tǒng)照片
這項(xiàng)研究揭示了一種面向高功率、高亮度激光輸出的磁懸浮、光驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光器技術(shù)。李建郎研究員表示，隨著對(duì)激光增益介質(zhì)和反磁性材料等的進(jìn)一步研究，光驅(qū)動(dòng)的磁懸浮轉(zhuǎn)盤(pán)激光器將變得愈發(fā)可行，該技術(shù)有望在高功率激光器和平面波導(dǎo)激光器方面取得突破。
后續(xù)工作主要是利用平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)減小增益介質(zhì)和熱解石墨片的整體重量，建造一臺(tái)基于剩余抽運(yùn)光驅(qū)動(dòng)的磁懸浮自旋轉(zhuǎn)激光器。
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