近日，福建师范大学光电与信息工程学院黄海洲副教授联合中国科学院福建物质结构研究所林文雄研究员团队，在高亮度脉冲蓝光激光器研究方面取得重要突破。研究团队成功研制出基于掺铥氟化钇锂（Tm:YLF）主振荡功率放大器（Master Oscillator Power Amplifier，MOPA）四倍频技术的高亮度脉冲蓝光激光系统，实现了476.8 nm波长、10.52 mJ脉冲能量、1 kHz重复频率和优异光束质量（M²x=1.46、M²y=1.27）的蓝光输出，系统亮度达到2.49 GW·cm⁻²·sr⁻¹，为高性能水下探测与通信提供了先进光源。相关成果以《High-brightness pulsed 476.8 nm blue laser via quadruple-harmonic generation of a thulium-doped yttrium lithium fluoride master oscillator power amplifier》为题发表于国际激光领域期刊《High Power Laser Science and Engineering》,并成为该期刊封面论文。
蓝绿波段激光由于在海水中具有最低传输损耗，是海底激光雷达、水下光通信、海洋环境监测等领域的核心光源。然而，长期以来，高脉冲能量、高光束质量与高重复频率难以兼顾，成为制约高性能蓝光激光器发展的关键技术瓶颈。针对这一难题，联合研究团队创新提出Tm晶体基MOPA放大与LBO晶体级联四倍频协同设计方案，充分发挥Tm晶体负热光效应优势，构建高稳定性电光调Q振荡器及两级功率放大系统，实现了42 mJ、1.9 μm高质量基频激光输出；随后利用LBO非线性晶体完成高效率四倍频转换，最终获得高亮度、高稳定性的476.8 nm脉冲蓝光输出，整体转换效率达到25%，连续运行2小时能量波动仅为0.47%。
作为论文通讯作者之一，黄海洲副教授长期围绕高功率固体激光器、高重频脉冲激光器及激光系统集成开展研究，在2 μm波段高重频脉冲激光、高能板条激光器及激光智能化系统等方向取得了一系列创新成果。本项研究中，我院团队重点开展了Tm MOPA激光放大系统总体设计、激光参数优化、高光束质量保持及系统性能提升等关键技术研究，为实现高亮度、高稳定性蓝光激光输出提供了重要技术支撑。
研究结果表明，该激光系统在保持高脉冲能量输出的同时，实现了接近衍射极限的光束质量，其综合性能达到国际先进水平，为突破高亮度蓝光激光技术瓶颈提供了新的技术路线。相比传统光参量振荡器（OPO）方案，该系统在探测距离、空间分辨率及运行稳定性等方面具有明显优势，可为高精度海底地形测绘、水下高速光通信、海洋环境监测以及深海资源探测等提供高性能激光光源，对推动我国海洋光电装备自主创新具有重要意义。
近年来，光电与信息工程学院坚持面向国家重大需求，持续推进高端激光技术及光电信息领域科技创新，不断加强高水平科研平台建设和交叉协同创新，在高性能固体激光器、超快激光、激光微纳制造等方向持续开展基础研究和关键技术攻关，初步取得具有自主知识产权的创新成果。
