1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
准分子激光是大功率输出的深紫外波段激光光源，在多方面具有独特的应用，然而国内的准分子激光行业在关键技术、高端产品等方面和国外仍有一定差距，存在着“卡脖子”的状况。首先介绍了准分子激光的基本特性、应用分类、国内外的发展情况等；其次着重介绍了放电泵浦准分子激光的基本结构和目前实用器件的多项关键技术，主要包括快脉冲激励源、气体放电腔、光学谐振腔等；最后，介绍了放电泵浦准分子激光在工业、医疗、科研等领域目前的主要应用和进展，分析了其中的一些独特的关键技术。
激光光学 准分子激光 放电泵浦 深紫外 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900006
1 中国科学院 合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院 科学岛分院, 合肥 230026
为了满足大功率半导体激光器脉冲应用的实际需求, 针对单脉冲内电流平顶下降问题和重复性情况下电流稳定性降低的问题, 设计了一种多参数宽范围可调的高精度高稳定脉冲驱动电源。该电源以大功率场效应晶体管为核心, 通过现场可编程门阵列产生的高精度时序波形来完成单脉冲内的上升沿调控和栅极控制电压补偿, 通过微控制器结合电流采样的闭环控制方案实现重频运行下的电流高稳定输出。结果表明, 在输出电流100 A、脉冲宽度400 μs、重复频率1 kHz的最大功率输出驱动二极管负载时, 驱动电流上升沿过冲幅度小于0.5%、单脉冲内电流衰减小于0.2%、重复率脉冲不稳定度小于0.1%; 在同样输出条件下驱动半导体激光器, 其在单脉冲内光功率过冲小于2%, 重复光脉冲不稳定度小于0.2%。该研究有助于提高脉冲电源脉冲电流稳定性, 对现有脉冲电源结构的改进具有一定的参考意义。
激光技术 脉冲电源 闭环控制 半导体激光器 laser technique pulse power closed-loop control semiconductor laser
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
激光抛光技术具有非接触式加工、不产生机械应力、抛光精度高等优点，特别适用于脆硬材料的表面加工。本文阐述了激光抛光工艺的特点和作用机理，介绍了激光抛光工艺中各参数对加工质量的影响，综述了各国对于硬脆材料的激光抛光技术的研究成果和现状。着重介绍了激光热抛光和激光冷抛光的区别和特点，以及抛光原理和研究进展。
材料 热效应 光化学效应 激光抛光 硬脆材料 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300003
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 深圳盛方科技有限公司， 广东 深圳 518000
介绍了一种MOPA结构的准分子激光全隔离型、高精度的同步触发系统。首先，提出锁相环移相技术结合传统计脉冲的方法实现了系统的高分辨率与大范围；其次，采用全电气隔离的方式实现了系统在复杂的电磁干扰环境下长期稳定运行以及实时控制。系统主要参数达到分辨率1 ns、延时及脉宽调节范围0～325 μs、各通道间的抖动<60 ps、前后沿<1.5 ns。同步触发系统应用于一套193 nm深紫外MOPA结构准分子激光装置，在4 kHz的高重频下实现了对 MOPA 双腔放电延时的精准实时控制，相对放电延时可严格控制在最佳时间段，放电时序抖动<±4 ns，最后成功获得PA腔对MO腔种子光的脉冲能量放大，最大放大率达到19.2，最大输出脉冲能量达到7.1 mJ，满足深紫外光刻应用需求。
同步触发 振荡放大 全隔离 高精度 延时 synchronous trigger oscillation amplification full isolation high precision delay 红外与激光工程
2021, 50(11): 20200516
1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 深圳盛方科技有限公司， 广东 深圳 518100
针对医疗用308 nm准分子激光器长脉宽的实际需求，提出Simulink仿真模型指导延长激光脉宽的方案，并进行实验研究。首先建立并验证了典型准分子激光器放电激励回路仿真模型的有效性，其次基于脉冲形成网络原理建立4级LC峰化回路的放电激励模型，并进行了具体的激光器结构设计和参数选择。对一台储能电容为60 nF，工作电压范围在20~29 kV的308 nm准分子激光器进行实验，通过改变激励回路的结构和参数，激光脉宽由30 ns延长到60 ns，且当储能电容电压值为28 kV时，输出能量达407 mJ，激光脉冲能量的转移效率由典型结构的1.531%提高至1.73%，实现了放电激励308 nm准分子激光长脉冲输出条件下的高能量转移率，验证了Simulink仿真模型的有效性和指导意义，为实用化长脉宽准分子激光的设计和应用提供基础。
准分子激光 Simulink仿真 长脉宽 转移效率 excimer laser Simulink simulation long pulse width transfer efficiency 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210022
1 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
推导了预编码直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)和预编码非对称限幅O-OFDM(ACO-OFDM)系统子载波信噪比(SNR)的表达式。仿真结果表明,在视线传播信道下,预编码不会影响系统的误码率(BER)性能;在多径信道下,预编码能均衡光无线信道的频率选择性衰落,使系统接收端子载波的SNR均匀化,从而改善系统的BER性能。此外,采用蒙特卡罗方法仿真分析了离散傅里叶变换、离散余弦变换和离散哈特莱变换预编码O-OFDM系统的峰均功率比(PAPR)和BER性能,验证了理论分析的正确性。最后,在考虑O-OFDM符号双边限幅的情况下,仿真验证了预编码对PAPR的抑制性能。
光通信 预编码 光正交频分复用 峰均功率比 误码率 双边限幅 光学学报
2021, 41(17): 1706004
1 福建船政交通职业学院安全技术与环境工程系，福州 350007
2 福州大学化学学院，光功能晶态材料研究所，福州 350108
采用溶胶凝胶法合成了荧光粉CaMoO4∶Ho3+。借助X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪进行表征并利用Rietveld方法对其结构进行精修。研究了Ho3+的掺杂量对其光谱性质的影响并计算了CaMoO4∶Ho3+的色坐标。结果表明: Ho3+最佳掺杂量为2%(摩尔分数)，浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。该系列荧光粉的色坐标范围为x=(0.298 7~0.317 7)，y=(0.664 4~0.689 7)，属于绿色发光区域。CaMoO4∶Ho3+荧光粉在450 nm处可被有效激发，是一种有潜在价值的白光LED用绿色荧光粉。
溶胶-凝胶法 绿色荧光粉 光谱性质 XRD-Rietveld结构精修 CaMoO4∶Ho3+ CaMoO4∶Ho3+ sol-gel mehod green phosphor spectral property XRD-Rietveld refinement
1 中国科学院 合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
3 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 合肥 230009
为了实现基于准分子激光光源的应用系统集成和激光的功能扩展, 设计了一种新型的准分子激光器控制系统, PC端基于LabVIEW软件实现人机交互, 激光端基于微控制单元(MCU)主控模块控制硬件电路及检测传感器信号等, LabVIEW与MCU采用光隔离的RS232通讯, 通过虚拟仪器实现计算机对准分子激光器的实时监测和控制。结果表明, 该系统结合PC端的良好人机交互以及MCU端高效稳定实时控制等特点, 有效地实现了放电激励准分子激光器强电磁干扰下的整体控制系统的设计。该研究对基于准分子激光光源的应用系统的集成和功能扩展有参考意义。
激光技术 信号处理 监测与控制 串口通讯 虚拟仪器 laser technique LabVIEW LabVIEW signal processing monitoring and control serial communication virtual instrument
Author Affiliations
Abstract
1 Anhui Provincial Key Laboratory of Photonics Devices and Materials, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
3 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
The laser-induced damage threshold of a calcium fluoride (CaF2) single crystal was obtained by a 193 nm ArF excimer laser. The damage morphology of the crystal was analyzed. The results showed that the surface of CaF2 single crystal broke along the natural cleavage plane under ArF excimer laser irradiation, some fragments fell off, and Newton’s rings were observed on the curved fragments. Laser-induced periodic stripe structures (LIPSS) appeared on the surface layer beneath the fragments that peeled off. The spacing of LIPSS was measured, and the formation mechanism of LIPSS was analyzed based on the interference model.
excimer lasers laser damage optical materials laser-induced periodic stripe structures Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021403
