干涉實驗裝置圖

近日，中國科學院合肥物質院安光所張天舒研究員團隊，在高能量激光器核心組件研發領域取得突破，成功開發出基于大尺寸板條狀β-BBO晶體的低應力電光開關，并將其成功應用于Nd:YAG混合腔Innoslab激光器系統，實現了兩種泵浦模式下的高性能脈沖激光輸出。相關成果以“基于板狀BBO普克爾盒的近衍射極限、高能量、電光調Q的Nd:YAG Innoslab激光器”為題，發表于OSA旗下期刊Optics Express。

高能量、高重頻、窄脈沖寬度且具備近衍射極限光束質量的納秒激光器，在材料加工、非線性頻率轉換、大氣激光雷達等諸多領域具有不可替代的應用價值。為解決高能量激光系統中開關調制一致性與穩定性難題，團隊創新采用先進低應力封裝技術，并通過精準優化電場均勻性，最終實現整個開關孔徑內光場調制的高度一致性。經過系統測試，該電光開關在消光比、腔外調制特性等關鍵指標，以及偏光干涉圖樣等測試結果上均表現優異，為后續高能量激光系統的穩定運行筑牢了核心部件根基。

在核心部件突破的基礎上，團隊將電光開關成功應用于自主研發的Nd:YAG混合腔激光器系統，實現了兩種泵浦模式下的高性能輸出：在連續泵浦模式下，激光器穩定實現37.54 W輸出功率、2 kHz重復頻率及6.5 ns脈沖寬度;切換至脈沖泵浦模式后，激光器成功輸出21.3 mJ單脈沖能量，重復頻率達100 Hz，脈沖寬度為7.77 ns。兩種泵浦模式下的激光輸出均展現出近衍射極限的光束質量，標志著該激光器系統在核心指標上達到行業領先水平。

測試結果

除核心部件與系統應用外，團隊在Innoslab激光器設計上亦取得重要創新。通過采用穩定-不穩定混合腔配置，結合線形泵浦光束與板條型激光晶體、Q開關的優化匹配，成功實現大模式體積設計，有效克服了激光器運行中的熱效應難題，為高能量輸出與優異光束質量的兼顧提供了關鍵解決方案。同時，團隊針對光束勻化及快速電光調制系統開展深入研究，探索出成體系的高功率激光二極管疊陣光束整形及精密電控技術方案，進一步增強高功率激光器系統緊湊性。本研究中的電光開關除了可應用于振蕩器腔內調Q，還可作為再生放大器中的脈沖選擇器，也可進一步拓展至偏振激光雷達、光量子計算等前沿領域。

該成果不僅為高能量、高重頻激光器的研發提供了技術路徑，也將為我國未來星載激光雷達等重大任務的實現奠定技術基礎，助力相關產業的技術創新與升級。

博士生陳金信為論文第一作者，張天舒研究員與孫新會助理研究員為論文共同通訊作者。

審核編輯 黃宇