电子科技大学 光电科学与工程学院，成都 611731
设计了一款低相噪蓝宝石振荡器并对其进行温度控制，基于蓝宝石谐振器理论，采用有限元仿真软件完成了蓝宝石谐振器设计。蓝宝石谐振器实测中心频率为9.84 GHz，有载Q值113 000。将该蓝宝石谐振器作为选频网络与放大器、滤波器、移相器和耦合器构成低相噪蓝宝石振荡器。振荡器的输出工作频率9.84 GHz，输出功率9 dBm，偏离载波1 kHz处相位噪声为−117 dBc/Hz，偏离载波10 kHz处相位噪声为−144 dBc/Hz，偏离载波100 kHz处相位噪声为−161 dBc/Hz。该振荡器有助于提高雷达对于低慢小目标的检测能力。
低慢小目标检测 蓝宝石谐振器 回音壁模式 相位噪声 振荡器 low-slow small object detection sapphire resonator whispering gallery modes phase noise oscillator 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033004
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 中国兵器科学研究院宁波分院，宁波315103
4 中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京100024
5 南开大学物理科学学院, 天津300071
6 中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐830011
本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m2，尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m2。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。
蓝宝石单晶 导模法 透明装甲 面密度 打靶实验 sapphire single crystal edgedefined filmfed growth method transparent armor surface density targeting experiment
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai, China
2 Zhangjiang Laboratory, Shanghai, China
3 Chinese Academy of Sciences, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Center for Attosecond Science and Technology, Xi’an, China
4 ShanghaiTech University, Shanghai, China
After reaching a world record of 10 PW, the peak power development of the titanium-sapphire (Ti:sapphire) PW ultraintense lasers has hit a bottleneck, and it seems to be difficult to continue increasing due to the difficulty of manufacturing larger Ti:sapphire crystals and the limitation of parasitic lasing that can consume stored pump energy. Unlike coherent beam combining, coherent Ti:sapphire tiling is a viable solution for expanding Ti:sapphire crystal sizes, truncating transverse amplified spontaneous emission, suppressing parasitic lasing, and, importantly, not requiring complex space-time tiling control. A theoretical analysis of the above features and an experimental demonstration of high-quality laser amplification are reported. The results show that the addition of a 2 × 2 tiled Ti:sapphire amplifier to today’s 10 PW ultraintense laser is a viable technique to break the 10 PW limit and directly increase the highest peak power recorded by a factor of 4, further approaching the exawatt class.
petawatt exawatt titanium-sapphire laser transverse amplified spontaneous emission parasitic lasing coherent crystal tiling Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066009
在对蓝宝石衬底进行粗磨时，需采用大颗粒高硬度磨料以缩短用时。考虑到大颗粒磨料流动性和悬浮性弱的特征，通过监测去除量的指针的摆动情况研究粗磨过程中磨料颗粒的分布和运动规律，表明磨料层的动态平衡性对衬底的厚度均匀性和表面质量具有决定性影响，而该平衡的建立依赖于致密、均匀的初始磨料层，粗磨过程中补充的磨料仅能维持已有的平衡，不能在已失衡的情况下进行补救。该工作有助于提高粗磨工艺控制水平，并对深入研究研磨过程中磨料颗粒的运动情况具有一定的指导意义。
磨料层 动态平衡 蓝宝石衬底 粗磨 abrasive layer dynamic balance sapphire substrate rough grinding
1 深圳大学物理与光电工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳大学深圳市激光工程重点实验室，广东 深圳 518060
3 深圳大学光电子器件与系统教育部重点实验室，广东 深圳 518060
基于克尔透镜锁模机制，实现了掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器的高平均功率和短脉宽输出。使用功率为16 W、波长为532 nm的连续光进行泵浦，使用高折射率的棱镜对进行色散补偿，同时使用狭缝辅助锁模，实验获得了平均输出功率为4.1 W、脉冲宽度为48 fs、重复频率为74.15 MHz的飞秒脉冲。相比当前同类型激光器参数（20 W泵浦光下输出功率为4 W，脉宽为130 fs，重复频率为76 MHz的飞秒激光），功率提升了2.5%，光-光转换效率提高了28%，脉宽缩短了63%，峰值功率提升了2.8倍。
激光器 高平均功率 克尔透镜锁模 飞秒激光 掺钛蓝宝石 中国激光
2023, 50(22): 2201002
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，晶体材料研究院，济南 250100
2 山东省工业技术研究院，济南 250100
蓝宝石单晶光纤结合了蓝宝石单晶熔点高、物理化学性能稳定的性能特点和光纤长径比大的结构优势，在高温传感、辐射探测等领域得到了广泛的研究。本文通过激光加热基座(LHPG)法成功制备出高质量蓝宝石单晶光纤，其最小直径为50 μm，具有极高的柔韧性。在此基础上系统研究了晶体取向、晶体直径、退火温度等因素对蓝宝石单晶光纤应力分布及力学性能的影响规律，所制备的蓝宝石单晶光纤抗拉强度超过3 000 MPa，展现出了优异的力学性能。
单晶光纤 蓝宝石光纤 单晶生长 激光加热基座法 光纤应力 抗拉强度 single crystal fiber sapphire crystal fiber single crystal growth laser-heated pedestal growth method fiber stress tensile strength
1 北京中材人工晶体研究院有限公司, 北京 100018
2 南开大学泰达应用物理研究院,天津 300457
3 南开大学物理科学学院,天津 300071
4 中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011
蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能, 是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体, 可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备, 优化晶体生长工艺和热场, 成功制备了尺寸为480 mm×1 200 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材, 晶坯形状规则, 加工去掉表面气泡层后在20 mW He-Ne激光照射下检测, 整体无散射。
蓝宝石单晶板材 导模法 超大尺寸 透明装甲 sapphire single crystal plate edge-defined film-fed growth method super large size transparent armor
1 贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵州 贵阳 550001
2 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了结晶良好的Mg2Si多晶薄膜，研究了退火温度（375~475 oC）对薄膜晶体结构、表面形貌、拉曼光谱和光学性质的影响。X射线衍射（XRD）结果表明，当退火温度为400 oC时Mg2Si (220) 衍射峰强度最强，样品结晶质量最好，未见明显可观测的MgO相。扫描电镜（SEM）结果表明，所有样品表面均呈现清晰可见的规则六边形，且退火温度对形貌影响较小。拉曼光谱结果显示所有样品均呈现出Mg2Si薄膜的特征峰（256 cm-1附近的F2g振动模），同时出现345 cm-1附近的F1u (LO)声子模，表明生成样品均为结晶良好的Mg2Si薄膜。对薄膜光学性质的研究结果表明，随着退火温度升高，样品光学带隙先增大后减小。
材料 薄膜 Mg2Si 退火温度 蓝宝石衬底 光学带隙 material thin film Mg2Si annealing temperature sapphire substrate optical band gap
1 南京工业职业技术大学机械工程学院, 南京 210000
2 东南大学机械工程学院, 南京 210000
当前蓝宝石各向异性刻蚀规律还没有获得完整揭示, 其刻蚀微结构演化过程和形貌结构很难实现准确预测和控制, 给蓝宝石衬底图案化结构加工成型和质量控制带来很大的挑战。本研究基于蓝宝石全晶面刻蚀速率实验数据, 详细分析了其微结构刻蚀成型过程和刻蚀机理, 并对比分析了刻蚀条件对蓝宝石刻蚀微结构和表面形貌的影响规律, 实验结果表明: 适当提高刻蚀温度可以提高刻蚀效率, 但会引起表面质量的下降; 以磷酸为代表的弱电解质类作为刻蚀缓冲剂能够有效提高刻蚀结构面质量; (275±10) ℃, 98%H2SO4∶85%H3PO4(体积配比)=3∶1刻蚀溶液可以获得最优的刻蚀速率和表面质量。
蓝宝石 湿法刻蚀 各向异性 刻蚀条件 刻蚀机理 表面形貌 sapphire wet etching anisotropic etching condition etching mechanism surface morphology
