连续波晶体光学参量振荡器和拉曼激光器的功率缩放

美国中佛罗里达大学的研究人员综述了连续波 (CW) 晶体 光学参量振荡器（OPO）和拉曼激光器输出功率的发展。相关报道发表在《Photonics》上。

光学参量振荡器 (OPO) 和拉曼激光器是两种基于非线性的激光技术，它们扩展了传统反转激光器的光谱范围。激光器的功率和亮度缩放对于工业、医学和国防领域的许多应用都具有重要意义。目前，在提高反转激光器的功率和亮度方面已经取得了相当大的进展。然而，缺乏围绕非线性激光器功率缩放的研究。

图注. 拉曼激光器 (a) 腔内、(b) 自拉曼和 (c) 外腔配置； P、F、S 分别表示泵浦、基波和第一斯托克斯。

这里，研究人员综述了 OPO 和拉曼激光器的增益机制、腔体配置、功率和亮度性能。通过分析这些激光器中使用的腔结构和增益材料，进一步评估了这两种激光器技术的功率可扩展性。同时，还讨论了为什么金刚石拉曼激光器 (DRL) 作为单一激光源显示出巨大的潜力，可产生极高的输出功率和高亮度。他们表明，增益晶体中的热负载是这些激光器功率缩放的关键挑战。然而，在金刚石拉曼激光器中，这个问题仅在输出功率超过千瓦级时才会出现，同时他们展示出通过卓越的功率处理能力扩展亮度范围的潜力。尽管 OPO 是一种成熟的非线性激光技术，并且更容易商业化，但功率和亮度增强的前进道路仍取决于 DRL 技术。虽然 quasi-CW DRL 的千瓦级演示见证了金刚石晶体中的热效应，但并未指定任何材料冷却技术，这就导致一个问题的出现，即，在达到晶体中的热应力和机械应力的极限之前，通过适当的热管理，DRL 可以产生多少功率？

未来，研究人员设想DRL连续运行，以产生多千瓦的输出功率。他们将研究并定制激光器的热管理策略，激光冷却支架、冷却技术和冷却液（如低温、液体冷却）。并将研究决定晶体热负荷快速耗散的各种因素（如热阻、传热系数），以及研究并努力提高使用扭曲管或盘绕管、翅片或管插入件的冷却管中的传热系数。具有多千瓦输出功率和高亮度的 DRL 可为定向能量和遥感应用铺平道路。