Onda continua 600 W Yb:Y₂ O₃ láser de disco delgado de cerámica basado en un disipador de calor de carburo de silicio

Área de la Ciencia:

• Física del láser Física del láser
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería de la cerámica Ingeniería de la cerámica.

Sus antecedentes:

• Los láseres de alta potencia son cruciales para diversas aplicaciones industriales y científicas.
• La cerámica de óxido de yttrio (Yb: Y2O3) dopada con yterbio ofrece propiedades térmicas y ópticas prometedoras para los medios de ganancia láser.
• La arquitectura láser de disco delgado es efectiva para administrar el calor y lograr potencias de salida altas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el rendimiento de un láser de disco delgado de cerámica Yb: Y2O3 de onda continua de alta potencia.
• Para evaluar la efectividad de un disipador de calor de carburo de silicio (SiC) monocristalino en un sistema láser de disco delgado Yb: Y2O3.
• Para demostrar la viabilidad de la operación de varios cientos de vatios para los láseres de disco delgado de cerámica Yb: Y2O3.

Principales métodos:

• Fabricación de un disco de cerámica transparente Yb: Y2O3.
• Integración del disco de cerámica con un disipador de calor de carburo de silicio (SiC) de un solo cristal.
• Bombeo del sistema láser a 976 nm utilizando una fuente de onda continua.
• Caracterización de la potencia de salida y la eficiencia óptica a óptica a 1031,7 nm.

Principales resultados:

• El láser de disco delgado de cerámica Yb: Y2O3 logró una potencia de salida máxima de 600 W.
• El láser funcionaba a una longitud de onda de 1031,7 nm.
• Se registró una eficiencia óptico a óptico del 60,5%.
• Esto representa el primer láser de disco delgado de cerámica Yb: Y2O3 de varios cientos de vatios reportado utilizando un sustrato de SiC.

Conclusiones:

• La integración de cerámica Yb: Y2O3 con disipadores de calor de SiC es un enfoque viable para el desarrollo de láseres de disco delgado de alta potencia.
• La potencia de salida demostrada de 600 W destaca el potencial de este material y la configuración para aplicaciones láser exigentes.
• Investigaciones adicionales pueden explorar la optimización para niveles de potencia aún más altos y diferentes regímenes operativos.