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(dāng)單巴條功率超過800W時,其理想的轉(zhuǎn)換效率超過75%(當(dāng)前最先進的巴條功率可達到400W,其轉(zhuǎn)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(guān)研究,用以滿足此苛刻的技術(shù)指標(biāo),他們采用的技術(shù)是使巴條工作在水的冰點溫度以下,并進行相關(guān)優(yōu)化設(shè)計。
當(dāng)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(xué)增益變大,非輻射復(fù)合減小,因此閾值變低。低閾值電流意味著在增益介質(zhì)中的載流子密度變低,吸收會減少,泄露效應(yīng)也會得到抑制,其結(jié)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(shù)目)。然而與此同時,低溫時串聯(lián)電阻增大,限制了大電流和功率時的效率。設(shè)計上面臨的挑戰(zhàn)主要是在維持高光學(xué)性能的同時降低串聯(lián)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(yīng)工作點溫度為-55℃,轉(zhuǎn)換效率為50%。研究小組目前正在進行設(shè)計和材料品質(zhì)方面的改進實驗,通過新的p側(cè)波導(dǎo)損失設(shè)計,設(shè)法在1.6kW輸出時將效率提高到80%以上。同時考慮加入內(nèi)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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