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近日，大連化物所化學(xué)激光研究室（七室）李剛研究員、金玉奇研究員團(tuán)隊(duì)在薄片激光器光束質(zhì)量控制研究方面取得新進(jìn)展，提出了一種在全泵浦功率范圍內(nèi)使薄片激光器連續(xù)輸出并保持光束質(zhì)量接近衍射極限的新方法，并對(duì)其光束質(zhì)量控制機(jī)理進(jìn)行了深入研究。

薄片激光器是一種半導(dǎo)體泵浦的、增益介質(zhì)為薄片狀晶體的新型固體激光器。薄片激光器同時(shí)具備高平均功率、高脈沖能量、高光束質(zhì)量的特性，在EUV光源、光學(xué)頻率梳和阿秒脈沖產(chǎn)生、激光微加工以及國(guó)防領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。然而，薄片激光器中最核心的多通泵浦薄片模塊技術(shù)常年為國(guó)外所壟斷，且72通泵浦模塊對(duì)國(guó)內(nèi)禁售。

本工作中，科研人員提出了一種薄片激光多通泵浦方案，并設(shè)計(jì)制造了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的72通泵浦模塊，以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了一種在全泵浦功率范圍內(nèi)使薄片激光器輸出激光的光束質(zhì)量保持衍射極限的方法。該方法的核心是通過(guò)將薄膜偏振片和四分之一波片組合成一個(gè)新型輸出耦合器，從而實(shí)現(xiàn)激光諧振腔的輸出耦合率連續(xù)線性可調(diào)。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)諧諧振腔的輸出耦合率，在整個(gè)入射泵浦功率范圍內(nèi)都獲得了接近衍射極限的光束質(zhì)量（M²<1.2），平均輸出功率超過(guò)210 W?？蒲腥藛T通過(guò)諧振腔衍射損耗模擬仿真給出了光束質(zhì)量控制機(jī)理。對(duì)于類似通過(guò)衍射損耗實(shí)現(xiàn)基模橫輸出的諧振腔，連續(xù)可變輸出耦合器在增強(qiáng)薄片激光器輸出性能方面有著良好的應(yīng)用前景，這為將來(lái)的千瓦級(jí)納秒激光器和焦耳級(jí)皮秒激光放大器的研制奠定了良好的基礎(chǔ)。

該團(tuán)隊(duì)在薄片激光器的研制方面，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)，此前取得了系列研究進(jìn)展，包括薄片多通泵浦模塊的主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)（Optik，2018），用于薄片增益晶體的多孔泡沫結(jié)構(gòu)冷卻排列系統(tǒng)（Optik，2020），研制了最新一代的72通薄片泵浦模塊以及百kHz高功率腔倒空薄片納秒激光器（Optics Express，2022），基于72通泵浦模塊的百fs克爾透鏡鎖模薄片激光器[中國(guó)激光, 2023, 50(17): 1701001]等。

相關(guān)研究成果以“Resonators with a continuously variable output coupling rate to enhance output performance of Yb:YAG thin-disk lasers”為題，于近日發(fā)表在Optics Express上。該工作的第一作者是大連化物所704組博士研究生戴隆輝。上述工作得到大連市科技創(chuàng)新基金、大連化物所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。

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大連化物所提出高功率薄片激光器基橫模輸出的新方法