实现电学性能优良的高Al组分AlGaN外延层是制备深紫外光电器件最重要的环节之一。本工作利用分子束外延(MBE)技术, 基于周期热脱附的生长方式, 通过改变Al源供应量调控Al组分, 并用Si进行n型掺杂, 在AlN/蓝宝石衬底上得到了系列高Al组分的Si-AlxGa1-xN外延层(x＞0.60)。对外延层相关物理性质进行了表征测试, 结果表明, 外延层Al组分与生长过程中Al束流大小呈现线性关系, 这为制备精确Al组分的AlGaN外延层奠定了基础。AFM结果表明, 高Al组分AlGaN外延层的表面形貌强烈依赖于Ga的供应量, 在生长过程中提高Ga束流可以显著降低外延层的粗糙度。基于范德堡法测量Si-AlGaN外延层电学性能, 证实其载流子特性良好, 其中 Al组分为0.93的样品室温下自由电子浓度、电子迁移率和电阻率分别达到了8.9×1018 cm-3和3.8 cm2·V-1·s-1和0.18 Ω·cm。

提出一种基于全光纤光谱干涉的多路超短脉冲大动态范围时间同步单次测量方法,弥补了非线性相关法测量同步状态时测量范围小和示波器测量时分辨率差的不足,解决了同步测量中空间光路的复杂性和单次实时测量的难题。首先对多路光纤阵列干涉测量进行仿真计算,然后设计四路脉冲传输的光路并在实验中验证多路同步单次测量方法的可行性,最后详细分析测量误差的来源和影响。该测量方法的最小同步时间精度为5.3 fs,测量范围为1.055~14.751 ps,与仿真结果有较好的一致性。该测量方法具有光纤链路易于集成、光谱干涉数据处理速度快、测量信号能量需求低等优势,在多路超短脉冲激光相干合束系统中有重要应用前景。

深空探测器的功耗和体积有限, 任务工况多样, 与低轨道地球探测器相比, 深空探测器对导航敏感器的任务能力提出了更高的需求。提出了一种基于飞行时间成像的快速位姿测量和地物目标识别技术。为了在保证位姿测量精度的前提下满足对位姿测量时间性能的需求, 提出了一种基于深度信息的动态尺度估计方法。该方法提升了物方多尺度变化条件下点云配准的时间稳定性, 平均配准时间缩短60%以上, 平均配准精度约为0.04 m。为了满足多尺度、多形态地物目标识别的需求, 使用了基于轻量化深度神经网络, 可根据场景深度信息进行地物检测。结果表明, 该方法可对地物特征进行快速感知, 在真实场景中的准确率达到70%以上。

高功率超短脉冲激光系统中,空间滤波器透射元件引入的色差会影响系统的聚焦功率密度。针对这一问题,提出一种具备动态调节能力的色差预补偿方案。该方案由正负透镜和反射系统构成共焦像传递系统,能够实现全系统色差的动态精确补偿。基于该方案为神光-II 5 PW(SG-II 5 PW)激光系统设计并搭建了色差预补偿光路。实验结果表明,通过精密调节该单元内部透镜间距能够精确补偿全系统的色差,显著提升系统峰值功率密度。经过色差补偿后,在SG-II 5 PW系统开展质子加速实验,获得了超过16 MeV的质子产额。

在室温下实现了全固态Au/Ti/Y2CeFe5O12多层结构的电阻和磁光克尔效应的电场调控。在635 nm波长处，1.5 V的操作电压使饱和磁光克尔旋转角的变化幅度达58.1 μrad，对应的能耗为0.66 nJ/μm2，响应时间为300 s，且该调控具有可逆性与非易失性。以Au/Y2CeFe5O12作为对照，揭示了Ti层对该调控的关键影响。通过表征多层结构的电阻在电场作用下的变化，证实了氧离子迁移的发生。氧离子迁移是电场调控磁光效应的机制，该原型器件为发展电场可调的磁光器件提供了一种新途径。

为了提高神光II 5 PW (SGII-5 PW) 超短脉冲激光系统的运行安全性, 针对大能量光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)光束近场分布均匀性问题, 从理论上进行了数值模拟, 并与实验数据进行了对比分析。在1 PW级放大器模拟中, 以预放大器以及神光II大能量抽运脉冲的测量数据为基础, 利用参量耦合波方程组数值模拟方法, 得到了近场填充因子与光通量对比度在光参量放大过程中的演变, 并结合转换效率与输出稳定性进行讨论, 得到了对应于高光束质量、高转换效率与高稳定性的非线性晶体长度优化范围, 结果还表明抽运光对放大后光束均匀性影响较大, 进一步提升神光II第7路光束质量是大幅提升第2级OPCPA (OPCPA-II)光束均匀性的切实途径。

The optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) near the 800 nm wavelength has gained significant popularity in the recent years. This can be attributed to the development of laboratory-scale Ndglass lasers with their associated second harmonic generation (SHG), the mature nonlinear crystal growth technology, and the commercialized mode-locked Tisapphire oscillator. In this study, the characteristics of the 808-nm centered broad bandwidth signal OPCPA based on potassium dideuterium phosphate (DKDP) crystals are investigated. The phase mismatch in DKDP crystals for different deuteration levels of 0~99% is studied and a numerical simulation of the high energy optical parameric amplification (OPA) process with the considerations of absorption and several high deuteration levels is presented. Results show that the broadband bandwidth OPCPA at 808 nm can be obtained when the deuteration level is more than 90%.

The optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) near the 800 nm wavelength has gained significant popularity in the recent years. This can be attributed to the development of laboratory-scale Ndglass lasers with their associated second harmonic generation (SHG), the mature nonlinear crystal growth technology, and the commercialized mode-locked Tisapphire oscillator. In this study, the characteristics of the 808-nm centered broad bandwidth signal OPCPA based on potassium dideuterium phosphate (DKDP) crystals are investigated. The phase mismatch in DKDP crystals for different deuteration levels of 0~99% is studied and a numerical simulation of the high energy optical parameric amplification (OPA) process with the considerations of absorption and several high deuteration levels is presented. Results show that the broadband bandwidth OPCPA at 808 nm can be obtained when the deuteration level is more than 90%.