金剛石作為自然界*堅硬的物質，其出色的光學和熱物性使之在電子、工業制造和熱管理等領域發揮了重要作用。此外，作為拉曼增益介質，金剛石晶體的高拉曼增益系數（~10 cm/GW@1 μm）和大拉曼頻移（1332.3 cm-1）使得金剛石拉曼激光器在產生高功率特殊波長激光方面展現了突出優勢。
報道顯示，人們僅利用mm2的通光口徑的金剛石就已實現穩態功率高達千瓦的單一波長和百瓦的多波長拉曼激光輸出。目前，光學級金剛石晶體有限的尺寸成為制約金剛石激光器功率提升的關鍵，特別在短脈沖、高峰值功率的泵浦條件下，其輸出的單脈沖能量往往僅在nJ至mJ量級。
我國是全球*大的人造金剛石生產國，壟斷了全球90%以上工業金剛石的市場份額。如今，國產的人工單晶金剛石晶體尺寸已達到了1 cm3量級，且生長成本也逐年降低，這為推動金剛石激光器的國產化和激光產業發展起到了重要支撐。
近日，河北工業大學呂志偉和白振旭教授團隊與寧波晶鉆科技股份有限公司合作，利用國產4×4×7 mm3大尺寸光學級CVD單晶金剛石晶體作為拉曼增益介質，通過設計大口徑的光泵浦振蕩器結構，實現了峰值功率大于1.5 MW的納秒拉曼激光輸出。
項目團隊為了提高金剛石的泵浦光負載，利用透鏡組將泵浦光尺寸調節成直徑約為2.5 mm的平行光，拉曼振蕩器采用平平腔結構，腔長僅為15 mm。采用電光調Q的1064 nm納秒激光器作為泵浦，在*大泵浦能量為45 mJ時，得到了波長1240 nm、單脈沖能量11.2 mJ的拉曼激光輸出，轉換效率約為25%。*大輸出能量時的拉曼脈寬約為7 ns，對應的*大峰值功率達1.6 MW。
該工作*報道了國產大尺寸金剛石在納秒脈沖泵浦的條件下實現單脈沖能量大于10 mJ的拉曼激光輸出，系目前國際上報道的*高能量和*高峰值功率的短脈沖金剛石拉曼激光器。結果證明了國產大尺寸人造光學級CVD金剛石晶體在實現高功率拉曼激光輸出上的可行性。
項目團隊面向國家對高功率特殊波長激光的重大需求，以項目為牽引、應用為導向，通過校企聯合的方式，共同探索大尺寸金剛石晶體的光學特性，研究影響金剛石激光器輸出參數的核心要素，進而提高我國光學級金剛石晶體的自主可控能力和自研金剛石激光器的性能，推動高功率特殊波長激光技術發展及產業應用。
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