聚焦开发清晰、无飞溅、无碎屑且深度满足半导体晶圆后道加工工序要求的激光标识工艺, 实现清晰可辨、高洁净度的硅晶圆激光标识。采用波长532 nm的激光器研究平均功率、脉冲重复频率和扫描速度等激光工艺参数对晶圆标识质量的影响, 借助目视、显微镜和白光干涉三维轮廓仪来评估标识码的清晰程度、标识点的深浅程度和隆起高度以及热影响区。研究表明, 在低脉冲频率小于50 kHz时, 随着平均功率的上升, 标识码的清晰度逐渐增加, 但是硅渣的数量及其分布区域增大; 在高脉冲频率大于60 kHz时, 平均功率增加对标识码清晰度的影响及硅渣数量和分布区域的变化没有低频段表现明显。在平均功率为20%, 脉冲重复频率为60~80 kHz, 扫描速度为2 500~3 500 mm·s-1的工艺窗口内可以优化参数组合, 在硅晶圆上实现清晰可辨、无飞溅和碎屑污染, 字体深度为0.5~5 μm并且隆起小于1 μm的激光标识。

基于掺氧化镁铌酸锂晶体,采用临界相位匹配技术以及半整块腔型结构进行外腔倍频实验并制备了532 nm激光。对热透镜效应引起的倍频腔模式失配进行了理论分析。在较高基频光注入倍频腔时,通过重新进行模式匹配,缓解了模式失配对倍频转换效率的影响,最终可实现最大倍频转换效率为(49.3±0.45)%的倍频过程,对应输出功率为567.0 mW。通过模式清洁器改善了输出532 nm激光的光束质量并有效降低了其强度噪声,最终实现了输出功率为470 mW、光束质量因子为1.05的低噪声532 nm激光,其在分析频率1.65 MHz处达到散粒噪声极限。此倍频系统结构紧凑,输出功率稳定,可为集成量子压缩光源提供有效泵浦光场,在量子精密测量以及量子信息科学等领域中发挥重要作用。

针对传统机械式切割钻石的加工过程中, 切削力四处传播容易造成钻石损坏, 切割的噪音和粉尘也很大, 加工精度不高等问题, 提出采用激光切割钻石的加工新方式。为了减少实验和加工过程中的盲目性, 分析了钻石激光切割的加工机理, 根据加工过程中温度场和热应力分布, 推导出材料加工阈值和裂纹产生阈值公式, 作为钻石切割的上下参考阈值。并且设计了一款基于软件的532 nm激光切割钻石装置, 装置中采用了具有切割、成像和照明三种功能的新型复合镜头, 保证加工装置不仅能切割钻石, 还能动态显示钻石加工效果; 设计的专用夹具可带动钻石自由旋转, 从而便于用户根据杂质情况任意选择加工位置, 提高加工质量, 减少加工中损耗, 从而实现最优加工。

结构紧凑、效率高、性能稳定的绿激光器在光存储、激光打印、舞台表演、医疗、水下通信等领域,尤其是激光显示领域具有广泛应用。由于缺乏相应输出波长的高效半导体绿激光器,基于倍频技术的全固态激光器仍然是产生绿色激光最有效的方法。近年来,随着周期性极化技术的成熟,准相位匹配PPMgLN倍频绿激光器发展迅猛。本文综述了PPMgLN腔内倍频绿激光器的结构、性能优势及发展现状。

超连续谱(SC)光源是一种宽光谱、高亮度、眼睛危害大的新光源, 有关它致视网膜损伤研究却未见报道。为了观察SC光源致视网膜损伤特点和修复过程, 试验将波长420~750 nm的SC光源与532 nm激光进行比较, 采用两者平行光入射,在0.1 s照射时间, 3 mm角膜光斑直径条件下, 用略高于视网膜损伤阈值的功率照射青紫蓝灰兔视网膜; 通过检眼镜和HE染色观察视网膜照后4 h, 1、3、7、14 d损伤修复过程。SC光源和532 nm激光致视网膜的损伤在检眼镜下为灰色小圆斑。照后4 h出现视网膜外核层固缩深染, 感光细胞外节与视网膜色素上皮层(RPE)粘连; 随后RPE层色素增生、损伤的外核层细胞丢失, 损伤进行性加重; 3 d后色素细胞开始向外核层和内核层迁移, 胶质细胞填充损伤区域。由此可见, 波长420~750 nm的SC光源主要损伤视网膜外核层和RPE层, 后期色素颗粒和胶质细胞填充损伤区域。其视网膜损伤特点和修复过程与532 nm激光类似。

本中心回顾性研究咖啡斑患者84例, 随机给予Q开关532 nm和755 nm激光治疗, 观察临床效果。结果显示, Q开关532 nm激光治疗36例, 痊愈10例(27.8%), 显效10例(27.8%), 有效8例(22.2%), 无效8例(22.2%)；Q开关755 nm激光治疗48例, 痊愈14例(29.2%), 显效13例(27.1%), 有效11例(22.9%), 无效10例(20.8%), 84例患者总有效率78.6%。术后半年随访, 色素沉着9例, 色素减退3例, 复发9例。Q开关激光治疗形状不规则的咖啡斑有效率为79.5%, 治疗形状规则的咖啡斑有效率为52.5%, 两组治疗的有效率差异有统计学意义(P＜0.05), Q开关532 nm激光和Q开关755 nm激光对咖啡斑的治疗效果无显著的统计学差异(P＞0.05)。以上结果表明, Q开关532 nm激光和Q开关755 nm激光对咖啡斑有明确的治疗效果, 且外形不规则的咖啡斑治疗效果好。

为研究纳秒激光作用下的VO2薄膜的相变特性, 采用泵浦-探测技术进行实验。首先, 利用直流磁控溅射法制备VO2薄膜, 经X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析表明样品质量较高。然后, 测量VO2薄膜在波长532 nm处的透过率随温度的变化情况, 发现透过率随温度升高由32%上升到37%, 与红外波段完全相反。在此基础上, 选择1 064 nm泵浦光和532 nm探测光研究激光参数中能量密度和重频对VO2薄膜相变特性的影响, 同时结合ANSYS有限元软件对纳秒激光作用下VO2薄膜的单脉冲温升情况进行分析。结果表明: VO2薄膜在大于30 mJ/cm2的纳秒激光能量密度作用下, 单脉冲温升可达相变温度, 最小相变响应时间在14 ns左右。进一步提高纳秒激光能量密度, 其相变响应时间略有增加但变化不大。在100 Hz以内改变纳秒激光重频对VO2薄膜的相变响应基本无影响。VO2薄膜的相变恢复时间随着纳秒激光能量密度的增大而呈自然指数增加, 其变化过程与基底材料和纳秒激光参数密切相关。因此, 可以通过优化VO2薄膜基底材料参数提高其激光防护效果。

分别采用波长为532 nm的短脉冲激光(脉宽6 ns)和超短脉冲激光(脉宽15～20 ps)对蓝宝石进行基本作用规律的研究, 探究了多/单脉冲烧蚀点直径与功率的关系, 分析脉冲数与材料阈值的关系, 确定材料阈值。并且对相关作用机理进行系统的对比分析。研究结果表明, 烧蚀点直径的平方与脉冲峰值功率的对数呈线性关系, 根据关系式计算得出光斑半径与实际测量值相符, 并且材料阈值随脉冲数的增加而降低。纳秒绿激光烧蚀蓝宝石材料主要是基于光热作用的机理, 而皮秒激光烧蚀蓝宝石材料在以“电子态”冷去除的同时, 还兼具一些非线性效应。

提出一种用于水下测距的混沌调制激光雷达方案，并进行了实验验证。该方案利用布尔混沌电路产生的混沌电信号调制半导体激光器，获得532 nm混沌激光，并将其分成两束，分别作为探测光信号和参考光信号。将探测光信号入射到1.5 m×0.3 m×0.3 m的水槽中，直接照射水下探测目标。经目标反射回的探测光信号和参考光信号分别经过光电探测器转换成电信号，再利用相关运算即可获取水下目标的距离。经过原理性实验验证，获得的最小和最大探测距离分别为0.14 m和1.36 m，距离分辨率为51 cm，目标测距结果的平均误差在2.3 cm以内。该混沌调制激光雷达具有测量盲区小、结构简单的特点，可作为一种新的水下目标测距技术。

532 nm激光成像雷达在成像过程中容易受到日光干扰而降低图像信噪比。利用532 nm条纹管激光雷达对复杂场景(建筑物群)进行昼夜成像实验，并采用直方图统计法分析同一场景分别在白昼和夜晚的激光强度像和距离像的像素值分布，进而分析日光对激光成像性能影响。实验结果表明：日照光会提高激光强度像的亮度以及背景/目标的对比度，同时也增加了距离像的空天背景噪声；夜晚激光距离像信噪比高，但目标强度像对比度不佳。