近期，上海光機所信息光電實驗室李建郎研究員課題組成功研製磁懸浮、光驅動旋轉的盤片固體激光器，這標誌著一種新型激光技術的誕生。

　　固體激光器中的廢熱累積會嚴重影響激光器的性能。通過轉動激光增益介質盤片可以有效的減少其內部的熱累積，顯著提高激光器的功率和光束質量。在現有的轉盤激光器中，增益介質盤片的旋轉采用電驅動（馬達）等方式，需要額外的伺服係統克服增益介質的搖擺，這導致激光器結構比較複雜。其次，反磁材料（比如熱解石墨）因具有負的磁化率，在外磁場環境下會產生反向磁場，在室溫時形成磁懸浮。當激光束照射到處於磁懸浮狀態的熱解石墨薄片的邊緣位置，熱致磁導率的局部變化形成轉動力矩，導致熱解石墨薄片轉動。此種基於磁懸浮的光驅動旋轉易於精確控製，且具有良好的穩定性。

　　以此為背景，課題組將轉盤激光器技術和磁懸浮光驅動旋轉技術相結合，提出磁懸浮、光驅動旋轉激光器的概念。該方案通過反磁性材料將激光增益介質盤片懸浮在磁場中，激光增益介質吸收入射泵浦光的部分功率，剩餘（未吸收）泵浦光到達反磁性材料表麵提供旋轉所需的能量。在實驗研究中，科研人員將熱解石墨片和直徑為15mm、厚度為0.5mm的Nd：YAG晶體一起放置於釹鐵硼永磁體的上方，懸浮高度約為1mm。Nd：YAG晶體的上下表麵均鍍有介質膜以形成諧振腔。采用808nm的半導體激光器泵浦該激光晶體，在懸浮體重量過重的情況下在其側麵輔助以氣體來推動轉動。在泵浦光功率為450mW、懸浮體的旋轉頻率為4Hz時，獲得了功率17.7 mW、斜坡效率為8.3%的基橫模激光輸出，激光光束亮度高。相關研究工作被Chinese Optics Letters雜誌封麵報道 [ Chin. Opt. Lett.， 13，121403 ， 2015]。

　　該研究工作利用剩餘（未吸收）泵浦光驅動磁懸浮的熱解石墨旋轉的方式，有效地擬製了激光晶體中廢熱的影響，從而獲得了高亮度的激光輸出。隨著對懸浮體（包括激光增益介質和反磁性材料）的進一步優化，磁懸浮、光驅動旋轉的盤片激光器將變得更加現實，且有望在高功率激光器和平麵波導激光器兩個方麵取得新突破。磁懸浮、光驅動轉盤激光器相關研究已經申請國家發明專利。

圖1. 磁懸浮轉盤激光器實驗裝置示意圖

圖2. 磁懸浮結構的實物照片