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低溫激光器下一個目標:轉換效率超過80%

星之球科技 來源:光電信息簡報2013-10-31 我要評論(0 )   

LIFE、HiPER和ELI等高能激光裝置都是利用超高效率的有著很高輸出功率的二極管巴條進行抽運。當單巴條功率超過800W時,其理想的轉換效率超過75%(當前最先進的巴條功率可...

       LIFE、HiPER和ELI等高能激光裝置都是利用超高效率的有著很高輸出功率的二極管巴條進行抽運。當單巴條功率超過800W時,其理想的轉換效率超過75%(當前最先進的巴條功率可達到400W,其轉換效率可達到65%)。Ferdinand-Braun研究所(FBH,位于德國柏林)目前正在開展新型激光巴條的相關研究,用以滿足此苛刻的技術指標,他們采用的技術是使巴條工作在水的冰點溫度以下,并進行相關優(yōu)化設計。

 

  當二極管激光器工作在低熱沉溫度條件下(即低于0℃或273K),光學增益變大,非輻射復合減小,因此閾值變低。低閾值電流意味著在增益介質中的載流子密度變低,吸收會減少,泄露效應也會得到抑制,其結果是隨著溫度的降低,斜率效率接近100%(每個電子輸入帶來的有效光子輸出數目)。然而與此同時,低溫時串聯電阻增大,限制了大電流和功率時的效率。設計上面臨的挑戰(zhàn)主要是在維持高光學性能的同時降低串聯電阻。迄今為止,975nm激光二極管單巴條的輸出功率記錄是1.7kW,對應工作點溫度為-55℃,轉換效率為50%。研究小組目前正在進行設計和材料品質方面的改進實驗,通過新的p側波導損失設計,設法在1.6kW輸出時將效率提高到80%以上。同時考慮加入內部光柵,用以窄化光譜寬度,提高LIFE、HiPER和ELI中所使用的激光晶體的抽運效率。

 

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