金剛石憑借其超高熱導(dǎo)率、寬譜透光性以及*的物理化學(xué)穩(wěn)定性，成為極端環(huán)境下光電器件的理想選擇。同時，金剛石還具備出色的拉曼特性，如具有已知晶體中*大的拉曼頻移（1332cm-1）和極高的拉曼增益系數(shù)（~10cm/GW），使其成為擴展激光波長、提升激光輸出功率的理想增益介質(zhì)。然而，大尺寸、高品質(zhì)金剛石晶體的制備技術(shù)長期被國外壟斷，嚴(yán)重制約了我國高性能激光光源的發(fā)展。

近日，鄭州大學(xué)金剛石材料與器件團隊在金剛石激光晶體制備及拉曼激光技術(shù)方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以Q-switchedsub-nanosecondhigh-peak-powereye-safeintracavitycascadeddiamondRamanlaser為題，發(fā)表在Optics&LaserTechnology期刊上。

研究團隊攻克了大尺寸、低應(yīng)力金剛石單晶制備以及低粗糙度、高平行度金剛石晶體加工等關(guān)鍵技術(shù)，研瞥齬庋�虚嗆优覕棠晋儙く拉曼激桂q�体�；�又k災(zāi)髦票傅慕鷥帳�激桂q�体，团队硶瘭开发滁冞��<1ns脈沖寬度、MW級峰值功率和kHz高重頻的人眼安全波段金剛石拉曼激光器。這一成果標(biāo)志著團隊在高質(zhì)量金剛石激光晶體材料及拉曼激光技術(shù)方面取得了重要進展。

圖1團隊自主生長的大尺寸金剛石拉曼晶體

團隊通過構(gòu)建V型折疊腔和短拉曼腔結(jié)構(gòu)，利用拉曼誘導(dǎo)腔倒空效應(yīng)，實現(xiàn)了激光能量的快速釋放，*終獲得脈沖寬度僅為0.6ns、峰值功率高達913.3kW的1.45μm人眼安全波段金剛石拉曼激光器，刷新了國際上同類型器件性能紀(jì)錄。此外，該激光器還展現(xiàn)出高的重復(fù)頻率（1-10kHz）與良好的光束質(zhì)量（M2<1.5），可滿足衛(wèi)星測距等遠距離、高精度探測場景的應(yīng)用需求。

圖2金剛石拉曼激光器實驗裝置（左）及輸出特性（右）

大尺寸高質(zhì)量金剛石激光晶體的國產(chǎn)化將大幅降低拉曼激光器件的制造成本，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入強勁動力。未來，團隊將繼續(xù)優(yōu)化金剛石晶體生長工藝，提升拉曼激光器件輸出性能，推動我國拉曼晶體生長和激光技術(shù)的不斷進步。

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