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高功率固體激光器在科學(xué)研究、高端裝備制造等國際前沿研究領(lǐng)域有廣泛的應用前景。未來(lái)二極管泵浦固體激光器的重要發(fā)展方向是實(shí)現“三高”，即高功率、高效率和高光束質(zhì)量的激光輸出，而熱效應將嚴重影響固體激光器的激光性能。平面波導結構陶瓷是激光陶瓷板條的自然進(jìn)化，是一種高縱橫比的三明治結構，由高折射率的波導層和周?chē)驼凵渎拾鼘咏M成。它具有大的數值孔徑，可以很好地約束非衍射極限的光束，有效防止自由空間發(fā)散，對泵浦光吸收效率高。此外，該結構具有很好的散熱能力，可以及時(shí)傳導激光發(fā)射中產(chǎn)生的廢熱，因此能夠更有效地克服熱效應。同時(shí)，隨著(zhù)激光二極管（LD）不斷發(fā)展，泵浦功率不斷提高。解決了Yb:YAG泵浦閾值高、不易泵浦的缺點(diǎn)，使之成為高功率、高效率LD泵浦固體激光器的理想增益介質(zhì)。因此，陶瓷平面波導Yb:YAG激光增益介質(zhì)可以高效散熱、提高泵浦效率、獲得緊湊且高增益的激光系統，有望解決“三高”固體激光器的核心問(wèn)題。

近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員李江團隊采用非水基流延成型結合真空燒結及熱等靜壓后處理（HIP）技術(shù)成功制備了大尺寸、高質(zhì)量的平面波導YAG/Yb:YAG/YAG激光陶瓷板。作為主振蕩功率放大器（MOPA）的增益介質(zhì)，陶瓷YAG/Yb:YAG/YAG平面波導經(jīng)中國工程物理研究院應用電子學(xué)研究所研究員高清松團隊驗證，實(shí)現了940nmLD泵浦下1030nm千瓦級激光輸出，輸出功率達1.25kW，斜率效率30%。據研究團隊所知，這是國際范圍內該類(lèi)陶瓷平面波導達到的最高功率激光輸出。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國陶瓷學(xué)會(huì )會(huì )刊》（J.Am.Ceram.Soc., 2018, doi: 10.1111/jace.16040）。該論文第一作者為上海硅酸鹽所博士研究生姜楠，通訊作者為上海硅酸鹽所李江和中國工程物理研究院應用電子學(xué)研究所副研究員王君濤。該工作獲得審稿人的高度評價(jià)。鑒于平面波導激光陶瓷工作的影響力，研究團隊受邀在《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了題為《光波導激光陶瓷的研究進(jìn)展與展望》的綜述文章（《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》，2018, 55: 030001）。

上海硅酸鹽所在國際上首次采用流延成型和陶瓷燒結技術(shù)成功制備了高質(zhì)量的平面波導結構YAG/Nd:YAG/YAG透明陶瓷（Opt. Mater. Express, 2014, 4: 1042-1049）），并系統研究了其致密化、顯微結構演化和Nd3+的擴散行為（Opt. Mater., 2016, 60: 221-229）。在此基礎上，通過(guò)與山東大學(xué)、華東師范大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位合作，相繼實(shí)現了陶瓷平面波導YAG/Yb:YAG/YAG（Opt. Mater. Express, 2016, 6: 2966-2974；Laser Phys. Lett., 2017, 14: 045801）、YAG/Yb:YAG/YAG（Sci. Rep., 2016, 6: 31289）、YAG/Ho:YAG/YAG（Infrared Phys. Technol., 2016, 78: 40-44）和YAG/Tm:YAG/YAG（Opt. Lett., 2016, 41: 254-256）的高效連續激光輸出。

以上系列研究工作得到中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃項目（院青年拔尖人才項目）、國家自然科學(xué)基金項目、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、上海硅酸鹽所透明陶瓷重點(diǎn)學(xué)科建設項目等資助。