[논문 리뷰] 1.1 kW, 100 Hz room-temperature diode-pumped nanosecond laser by water immersion cooling

Xinxing Lei, Suyang Wang외 4명|arXiv (Cornell University)|2026. 01. 07.

Solid State Laser Technologies인용 수 1

한 줄 요약

실온에서 물 침지 냉각을 이용한 다이오드 구동 고체 상태 레이저가 100 Hz에서 11 J 펄스 에너지, 7 ns 펄스 지속으로 작동하며 1.1 kW 피크 파워와 2.6배의 회절 한계 빔 품질을 달성한다.

ABSTRACT

We report a room-temperature diode-pumped solid-state laser by water immersion cooling, which delivers a pulse energy of 11 J at the repetition rate of 100 Hz and the pulse duration of 7 ns, while the beam quality factor is 2.6 times the diffraction limit. To the best of our knowledge, this represents the highest performance achieved for room-temperature nanosecond lasers operating above 100 Hz, which demonstrates the great potentials of room-temperature immersion-cooled nanosecond active mirror lasers.

연구 동기 및 목표

• 실온에서 물 침지 냉각을 이용한 고에너지 나노초 레이저 성능 시연.
• 물 침지 냉각된 액티브-미러 레이저에서 펄스 에너지, 반복률, 펄스 지속시간 및 빔 품질을 평가.
• 실온에서 침지 냉각된 나노초 레이저의 고평균 출력 작동 가능성 시연.

제안 방법

• 다이오드 구동 고체 상태 레이저에 물 침지 냉각을 활용한다.
• 100 Hz에서 7 ns 펄스 지속으로 11 J 펄스 에너지를 전달한다.
• 빔 품질을 특성화하고 2.6배의 회절 한계로 보고한다.
• 실온에서 운용하여 침지 냉각된 액티브-미러 구성의 성능 한계를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 물 침지 냉각이 Hz 반복 속도에서 고에너지 실온 나노초 작동을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ2 100 Hz에서 다이오드 구동 침지 냉각 액티브-미러 레이저로 달성 가능한 펄스 에너지, 지속시간 및 빔 품질은 무엇인가?
• RQ3 침지 냉각이 피크 파워와 빔 품질에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 실온 나노초 레이저에서 100 Hz로 1.1 kW 피크 파워를 달성할 수 있는가?

주요 결과

• 100 Hz에서 11 J 펄스 에너지를 달성했다.
• 7 ns 펄스 지속이 달성되었다.
• 빔 품질 계수는 회절 한계의 2.6배이다.
• 초록에 따라 100 Hz 이상에서 실온 나노초 레이저가 보고한 최고 성능을 시연한다.
• 실온 침지 냉각 나노초 액티브-미러 레이저의 강력한 가능성을 보여준다.