杨天利 1,2,3杨晶 1,2,4,*周王哲 1,2,3李雪鹏 1,2,4[ ... ]彭钦军 1,2,4
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室，北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院，济南 250000
高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升，特别是高于50 kHz时，单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子，调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器（MOPA）方案，直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟，定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系，并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区，实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生，脉冲强度的离散系数仅为0.041，激光输出功率超过142 W，脉冲宽度为165 ns，光束质量因子M2为1.5。
激光振荡器 高重复频率 声光调Q 纳秒 高光束质量 laser oscillator high repetition rate acousto-optic Q-switched nanosecond high beam quality 强激光与粒子束
2023, 35(7): 071006
1 华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 海军装备部装备技术合作中心, 北京 100080
地心地固系(Earth-Centered, Earth-Fixed, ECEF)是地理水平系与天文惯性系转换、地球运动参数测量的重要参考系, ECEF下惯性导航误差特性研究尚不充分, 天文/惯性组合机理尚不清晰。给出了ECEF惯性导航计算编排、推导惯导误差方程, 分析了惯导误差特性, 根据惯导误差规律, 推导天文/惯性组合导航原理, 实现ECEF下天文/惯性组合导航算法。仿真结果表明, 基于ECEF系的天文/惯性组合导航算法可有效抑制惯导位置误差振荡幅值, 为海空平台导航信息保障提供有效思路。ECEF System
地心地固系 天文/惯性组合 组合导航 惯导位置误差 参考系 ECEF astronomical/inertial combination integrated navigation inertial navigation position error reference frame
强激光与粒子束
2022, 34(8): 081004
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞（HgCdTe）材料阈值的影响，使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度，载流子对数目流，载流子对能流，载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明，波长2.85 μm，脉宽30 ps～10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200～500 mJ/cm2。其中，300 ps～3 ns脉冲激光的损伤阈值相近，均为200 mJ/cm2且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现，波长2.85 μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm2左右。相同条件下，10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm2。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应，其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。
激光辐照半导体 碲镉汞 损伤阈值 自洽模型 百皮秒脉冲激光 laser radiation semiconductor HgCdTe damage threshold self-consistent model hundred-picosecond pulsed laser 强激光与粒子束
2022, 34(1): 011009
1 中国科学院 理化技术研究所 中国科学院固体激光重点实验室，北京 100190；中国科学院大学，北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 中国科学院固体激光重点实验室，北京 100190
对多种全固态激光中的光谱合成技术进行了探讨和研究，包括光纤激光、Yb:YAG板条激光和半导体激光。对于光纤激光，探讨了基于单个多层介质膜（MLD）光栅、一对MLD光栅、多个体布拉格光栅三种衍射光学元件的光谱合成技术中色散造成的光束质量退化问题，指出子束光谱线型的二阶矩全宽决定了光束质量的退化量，但所允许的光谱宽度又依赖于具体的技术选择途径。进而比较了三种光谱合成方案的优缺点。对于固体激光，实验演示了基于Yb:YAG晶体的板条激光实现光谱合成的原理可行性。通过设计一个基于MLD光栅的振荡器内的光谱合成装置，实现了7束子激光最高241 W的光谱合成输出，合成后光束质量β因子约4.1，表明大功率Yb:YAG板条激光具有通过光谱合束技术实现功率进一步提升的潜力。对于半导体激光，提出并设计了大模场外腔半导体激光+快轴光谱合成的技术。实验演示了9个1 mm宽LD芯片沿快轴方向的光谱合成，用β因子评价合成后的光束质量，在慢轴方向β≈6.3，在快轴方向β≈1.6，表明快轴光谱合成造成的光束质量退化是完全可控的。
光谱合成 光束质量 板条激光 半导体激光 光谱线形 Yb:YAG spectral beam combing beam quality slab laser Yb:YAG laser diode spectral lineshape 强激光与粒子束
2020, 32(12): 121008
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Photonics and Electronics, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
A 21.2 kW, 1.94 times the diffraction-limit quasi-continuous-wave laser is presented in this Letter based on a multi-stage, power-scalable Yb:YAG master-oscillator-power-amplifier (MOPA) system under adaptive optics (AO) control. The output laser of the MOPA system is a rectangular beam with a length-width ratio of 2:1, a 200 μs pulse duration, and a 1000 Hz repetition rate. With the AO control system, the beam quality of the laser is improved from 4.20 to 1.94 times the diffraction limit. To our knowledge, this is the best quality laser in the 20 kW class except for combined lasers.
diode-pumped lasers ytterbium lasers adaptive optics Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 061402
1 中国科学院固体激光重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京100190
2 中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京100049
半导体产业是高科技、信息化时代的支柱。光刻技术, 作为半导体产业的核心技术之一, 已成为世界各国科研人员的重点研究对象。本文综述了激光等离子体13.5 nm极紫外光刻的原理和国内外研究发展概况, 重点介绍了其激光源、辐射靶材和多层膜反射镜等关键系统组成部分。同时, 指出了在提高激光等离子体13.5 nm极紫外光源输出功率的研究进程中所存在的主要问题, 包括提高转换效率和减少光源碎屑。特别分析了目前已实现百瓦级输出的日本Gigaphoton公司和荷兰的ASML公司的极紫外光源装置。最后对该项技术的发展前景进行了总结与展望。
13.5 nm极紫外光刻技术 激光等离子体 极紫外光源 转换效率 光源碎屑 预脉冲激光 13.5 nm Extreme Ultraviolet Lithography (13.5 nm-E Laser-Produced Plasma (LPP) extreme ultraviolet source Conversion Efficiency (CE) light debris pre-pulse laser
南宁师范大学化学与材料学院, 广西 南宁 530001
采用高温固相法合成Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yM (M=Eu 3+, Y 3+) (0≤x, y≤1)系列荧光粉。用扫描电镜和X射线粉末衍射仪测量样品的形貌和结构,用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪测量样品的发光性能。结果表明:在该掺杂浓度范围内,样品为纯相;在波长为339 nm光的激发下,Sr5MgLa2-x(BO3)6∶xBi 3+具有峰值位于431 nm的单峰蓝光发射,为掺杂Bi 3+的 3P1→ 1S0跃迁,猝灭浓度为x=0.24;随着Y 3+浓度增大,Sr5MgLa1.76-y(BO3)6∶0.24Bi 3+, yY 3+荧光粉的发射峰强度增大,激发峰发生红移;在紫外光激发下,Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yEu 3+荧光粉存在Bi 3+的蓝光发射和Eu 3+的红光发射,存在Bi 3+到Eu 3+的能量传递,通过荧光衰减曲线可计算出能量传递效率。改变Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yEu 3+荧光粉中Bi 3+和Eu 3+的掺杂量或改变激发波长,均可得到可调节的蓝光到红光发射。
材料 硼酸盐Sr5MgLa2(BO3)6 荧光粉 敏化发光 光学学报
2019, 39(11): 1116001
南宁师范大学 化学与材料学院, 广西 南宁 530001
利用高温固相法制备NaMg4-xCax(VO4)3∶0.01Eu3+(x=0~2)、NaMg2.1Ca1.9-y(VO4)3∶yEu3+(y=0~0.19)、NaMg2.1Ca1.9-y(VO4)3∶yEu3+,yX-(X=Cl,F)和NaMg2.1Ca1.9-2y(VO4)3∶yEu3+,yM+(M=Li,Na,K)系列荧光粉, 采用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品进行了结构和性能表征。探讨基质结构变化和Li+、Na+、K+、F-、Cl-等阴阳离子的电荷补偿作用对VO3-4和Eu3+发光性能的影响以及能量传递机理。研究表明立方相NaMg2Ca2(VO4)3比四方相NaMg4(VO4)3更能被紫外光有效激发, 同时发射基质的蓝绿光和铕离子的红光, 且VO3-4和Eu3+之间的能量传递效率达到42.21%。电荷补偿剂能显著提高Eu3+的发射强度, 同时基质发光强度减弱表明电荷补偿剂增强了基质与激活剂离子间的能量传递。通过控制合成条件可以得到单一基质白光发射荧光粉。
钒酸盐基质 基质发光 Eu3+发光 电荷补偿 单一基质白光发射 vanadate matrix luminescence of the matrix luminescence of the Eu3+ charge compensation single phase white light
1 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室激光物理与技术研究中心, 北京 100190
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100029
基于低温稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔效应的激光稳频技术,以低温下稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔为频率锁定参考,有更低的热噪声极限,而且,与基于法布里-珀罗参考腔的激光稳频技术相比,该技术具有对外界温度、压力和加速度的变化更不敏感的优势,因此其频率稳定度理论上可达10
-17量级,能实现与法布里-珀罗参考腔可比拟甚至超越的稳频效果。从理论原理、技术实现、国内外研究进展几方面介绍了基于光谱烧孔效应的激光稳频技术,并对其在频率稳定技术领域的发展前景进行了展望。
激光技术 激光稳频 稀土离子掺杂晶体 光谱烧孔效应 半导体激光器 染料激光器 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110003
