1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北大学微电子学院，湖北 武汉 430062
3 江苏科技大学理学院，江苏 镇江 212003
获得13.5 nm极紫外光刻光源的主流方案为激光激发等离子体，即利用高功率、高重复频率、高光束质量的短脉冲CO2激光与液滴锡靶作用产生极紫外光。高功率CO2激光由振荡器产生的高重复频率CO2种子经多级放大产生，所以功率放大器是驱动光源系统的核心器件之一。建立了射频激励快轴流CO2激光放大器的六温度模型，可以模拟计算放大过程中稳态与瞬态的能量分布情况、光强变化情况、增益系数等。以此模型为适应度函数，采用遗传算法对自研射频激励快轴流CO2激光放大器的腔压和CO2、N2、He气体体积比进行全局优化，优化结果为80 mbar（1 bar=100 kPa）和V（CO2）∶V（N2）∶V（He）=12.2%∶15.3%∶72.5%。在波长10.6 μm种子光注入功率110 W的情况下，放大器的激光输出功率从2504 W 提高到3422 W，验证了该方法的可行性和有效性。
激光技术 极紫外 CO2激光放大 六温度模型 遗传算法
杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018
研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO4激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。
激光器 激光技术 Nd∶YVO4晶体 高重复频率 谐波锁模
1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西 太原 030024
3 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
为了探索一种高灵敏折射率传感器，基于CO2激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅（LPFG）。首先，利用CO2激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80 μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196 μm和73 μm的双峰谐振LPFG，证明了采用CO2激光微加工技术在单模光纤上制备短周期LPFG的可能性。其次，利用CO2激光器直接在2种80 μm单模光纤上制备出周期分别为110 μm和115 μm的双峰谐振LPFG。实验结果表明：在2种80 μm单模光纤上制备的LPFG具有谐振损耗大，插入损耗小和折射率灵敏度高等优点。基于以上优点，采用CO2激光技术制备的双峰谐振LPFG在生物、化学及环境参数检测等重要领域的应用具有较大潜力。同时，也提供了一种操作简单、低成本制备双峰谐振LPFG的方法。
光纤光学 长周期光纤光栅 双峰谐振 CO2激光技术 折射率 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506009
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室，吉林 长春 130012
生物复眼具有良好的光学特性，如视野大、体积小、无像差、对运动物体敏感等。而对运动物体敏感对昆虫十分重要，如飞行昆虫觅食时需要追逐小型、快速移动的目标等。受昆虫复眼对运动物体敏感的启发，制备了具有5个小眼的单层复眼，每个小眼由1个菲涅耳透镜构成。通过飞秒激光双光子聚合加工技术和软光刻复写技术，制备出具有高精度和可重复性的柔性仿生复眼。实验结果表明，该仿生复眼可以获得可辨识的图像并且可以用于追踪运动目标。
飞秒激光 激光技术 柔性仿生复眼 菲涅耳透镜 软光刻 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522001
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用，因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具。本综述系统总结了飞秒激光微加工技术在调控材料表面浸润性方面的研究进展。基于飞秒激光对材料表面微纳结构的设计和改性，可以实现超亲水与超疏水性、超疏油性、水下超疏气与超亲气性、液体灌注超滑表面、水下超疏聚合物性、超疏液态金属性、可调黏滞性、各向异性浸润性、智能可调浸润性等一系列极端浸润性质。这些特殊的浸润性使得飞秒激光作用后的材料获得了一系列实际应用，如防水/防油/防气、自清洁、液滴操控、液体图案化、浮力增强、微小液滴/气泡释放、油水分离、水气分离、防结冰、防腐蚀、水下减阻、水雾收集、微流控、柔性电路/电子器件、细胞工程、生物医疗、海水淡化、表面增强拉曼散射等。最后，本文总结讨论了飞秒激光调控材料表面浸润性技术的突出优势以及当前所面临的挑战。
1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000
2 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉430074
为了提高漆层与铝合金基体之间的结合力，往往需要进行毛化预处理。激光微织构加工技术具有环保、高效、毛化表面均匀可控等优点，而连续激光器输出的激光更加稳定、速度更快，研究连续激光微织构对漆层结合力的影响很有必要。通过控制激光功率、搭接率两个主要参量进行激光微织构加工，用激光共聚焦显微镜对微织构三维形貌进行观察并表征，用表面轮廓综合测量仪对表面粗糙度Ra、轮廓高度Rz进行测量，使用摩擦磨损试验机采用划痕法对涂层结合力进行测试，最终建立起微织构形貌、表面粗糙度和涂层结合力之间的联系。结果表明：激光功率对微织构形貌尺寸的影响比较明显；火山口和冠状形貌交错分布的微织构形貌有效地提高了漆层结合力；搭接率在0%~20%时结合力较高，平均可达36.41 N，提高54%左右；在划痕试验中，轮廓高度Rz与漆层结合力关系密切；特殊的起伏结构有效抑制了漆层大面积剥离过程。
激光技术 连续激光 微织构加工 结合力 laser technology continuous laser microwoven processing binding force
激光背向散射成像是激光与生物组织相互作用产生散射光的成像, 在农产品的品质分类中有着广泛的应用。利用激光背向散射成像技术与深度学习, 实现马铃薯在不同存储情况下的品质分类。对激光背向散射进行理论分析, 搭建激光背向散射成像的数据采集系统, 对马铃薯样品进行激光背向散射图像采集, 得到新鲜马铃薯、冰箱存储与室温存储马铃薯的激光背向散射成像数据集。对数据集利用改进后的VGG16网络进行训练, 并与DenseNet121网络、原始VGG16网络的训练结果进行对比。结果显示, 改进后的VGG16网络对数据集的分类准确率为95.33%。由此表明, 激光背向散射成像结合深度学习可以实现马铃薯品质的智能分级。
激光技术 激光背向散射成像 深度学习 品质分级 马铃薯 laser technology laser backscattering imaging deep learning quality classification potato
