高能量脉冲激光器

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高能量脉冲激光器相关的厂商

  • 华日激光坚持以市场需求引领新产品的研发,为客户提供纳秒、皮秒、飞秒等多种脉冲宽度,红外、绿光、紫外、深紫外等多种波长的激光器产品,所有产品均具备自主产权,同时产品通过欧盟CE质量安全认证,完全满足严苛条件下的工业加工要求,是超精细加工领域的理想光源。同时通过与全球高端激光设备制造商在电子电路、硬脆材料、半导体、新能源、生命科学等领域开展紧密合作,为用户提供全面的激光技术解决方案。
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  • 400-860-5168转6147
    上海旭量光学技术有限公司是一家成立于2020年的高科技企业,基于多脉冲再生放大激光系统的专利(专利号:ZL 2020 1 15774301)技术与中国科学技术大学、华中科技大学相关研究团队深入合作;专研于超快、飞秒激光微纳制造、MEMS代工及工艺优化、以及研发检测产品系列,包括光谱、成像检测系统的系统工程化。 工业服务:MEMS代工,微纳尺度制造,硬脆材料高精度切割、高精度打孔、光栅、光波导、高精度打标等。致力于用户需求、开发了基于生物芯片、微流控芯片、晶圆打孔等系统性解决方案;立足于在加工和检测领域的深厚积累、开发高质量工艺流程,努力为企业客户提供更专业、更优质的服务。 科研服务:飞秒激光直写制造工作站,DLP光刻系统,DMD全息光刻系统,激光加工过程监测系统,残余应力和内应力检测设备,专业级晶圆缺陷检测仪,共聚焦光谱成像表征系统。自研皮秒激光器能量可达10mj、半导体CW激光器、PLW自动化光谱仪系统、活体成像系统、微区角分辨光谱系统;同时代理高能量固体飞秒激光器,超快激光加工系统,超快时间分辨Pump-Probe系统,科研级深度制冷CCD、SCMOS、InGaAs、ICCD、EMCCD......等。 公司坚持不断提升服务质量和效率;设有上海分部(专业进出口资质),北京研发制造总部——于2020年迁至北京市海淀区航天城用友产业园,且已建设用于支持科研用户的独立千级超净实验室;2022年成立杭州萧山办事处专项对接企业代工需求。
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  • 北京卓镭激光技术有限公司成立于2014年,位于北京市顺义区空港工业园内。卓镭激光在成立伊始就明确了助推民族激光产业发展的使命,以及打造国产激光器第一品牌的愿景。2015年初,公司与中科院建立战略合作关系,2016年西安全资子公司成立。2018年因工业市场发展强劲,深圳全资子公司成立,主要从事工业产品生产及售后服务。目前,卓镭激光北京、西安和深圳三地建筑面积近3000㎡,拥有千级光学洁净实验室及装配、生产车间。卓镭激光已通过国家级高新技术企业、ISO9001质量管理体系等多项资质认定,并且ALICE-PS系列激光器已顺利通过欧盟CE认证。公司具有完整的研发、生产与质量管理体系,致力于为全球客户提供一流的激光器产品与服务。卓镭激光产品主要应用于科学研究、工业加工和医疗美容等多个领域。公司成立四年以来,开发出用于材料改性(冲击强化)和科学研究的大能量激光器(LAMBER系列)、用于精细微加工的高功率超快皮秒激光器(BLAZER系列)、用于医疗美容的专用皮秒激光器(ALICE-PS系列)等十余个系列、二十余种型号的激光器产品。公司研发实力雄厚,目前已实现年产激光器2000台以上的产能,并出口至韩国、新加坡和以色列等国家。
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高能量脉冲激光器相关的仪器

  • 飞秒激光器FFL系列卓立汉光自主研发的全新一代高功率、高能量飞秒激光器。以原有的光纤种子源技术为基础,加上固体放大技术,使单脉冲能量可达500μJ或更高。同时,脉冲宽度在600fs以内,保证加工效果,降低热影响区。作为具有CPA结构的高功率工业飞秒激光器, FFL系列专为24×7的长时间运行而设计,稳定性高,适合需要高能量脉冲的各类工业领域与科研应用。 FFL-25高能量飞秒激光器应用场景 &bull 玻璃切割&bull 非线性研究&bull 微加工等领域FFL-25高能量飞秒激光器产品特性&bull 可靠的放大技术,支持高脉冲能量输出&bull 支持脉冲宽度可调&bull 支持脉冲编辑POD与Burst Mode&bull 可选二倍频/三倍频/三波段模块&bull 紧凑的机械与工业设计,适用于各类光学平台或设备内部 规格参数参数FFL 25 双波长中心波长1030±5nm515±3nm平均功率> 20W> 2.5W脉冲宽度600fs -10ps 可调600fs -10ps 可调重复频率单脉冲 -1MHz 可调单脉冲 -1MHz 可调单脉冲能量> 200 µ J @ 100kHz> 25 µ J @ 100kHz输出方式空间光输出空间光输出消光比100:1100:1光束指向稳定性 25 urad 25 urad功率稳定性0.5% rms0.5% rms光束质量M2 1.3M2 1.3发散角 1mrad 1mrad尺寸(- 体机)750×500×156 mm210×500×93 mm危险4级激光辐射 避免眼睛或皮肤受到直射或散射
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  • SAGA HP(10Hz) 高能量脉冲灯泵浦YAG激光器SAGA HP激光器是市场上最高效与最紧凑的灯泵浦固体激光器,最高可输出1.8J脉冲能量的5Hz或10Hz 532nm激光。SAGA HP采用高效率扩散耦合的泵浦腔,确保高光束质量、高输出效率。基于非稳腔及VRM可变反射率镜设计的光学谐振腔提高了输出能量密度,在近场输出非常均匀的平顶分布的激光光束。采用紧凑的封装结构可确保优异的短期和长期准直稳定性。在预先定位好的支架处可以拓展二倍频、三倍频和四倍频输出。这些倍频晶体都集成在有温度控制的装配中以获得最佳的长期稳定性能。产品特点高能量绿光型脉冲能量可达1.8J@532nm重复频率5Hz或10Hz超稳定的能量输出优异的光束质量,非常均匀的平顶分布维护简便计算机控制主要应用超快太瓦系统泵浦源材料加工处理系统集成OPO及染料激光器的理想泵浦源参数型号HP高能量型重复频率5Hz或10Hz波长532nm(1064nm、355nm或266nm可选)脉冲能量1.8J脉冲能量稳定性(% rms)1.2脉冲宽度(ns)4~8时间抖动 rms (ns)±1光束直径(mm)~15偏振垂直发散角(mrad)0.2光束指向稳定性(μrad)±50光束空间分布平顶功耗(@10Hz)2.4kW其它图片
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  • RHEA激光器是新型超紧凑、易使用、高可靠性与高性价比的灯泵浦固体激光器,最高可输出8 J 1064 nm 或5J 532nm 的5Hz激光。RHEA基于非稳腔及VRM可变反射率镜设计的光学谐振腔提高了输出能量密度,在近场输出非常均匀的平顶分布的激光光束。采用紧凑的封装结构可确保优异的短期和长期准直稳定性。在预先定位好的支架处可以拓展二倍频输出。倍频晶体集成在有温度控制的装配中以获得最佳的长期稳定性能。产品特点:高能量绿光型脉冲能量可达5J@532nm重复频率5Hz具有工业环境认证的超高可靠性体积超紧凑,实现高能量输出工业应用的高性价比解决方案电脑控制免手动操作用户友好的产品高光束质量和高稳定性能产品应用:激光冲击强化激光损伤阈值测试激光退火激光清洗超快太瓦/拍瓦放大器系统泵浦源产品参数:型号RHEA重复频率5Hz脉冲能量8J @1064nm 或5J@532nm脉冲脉冲能量稳定性1.5% rms脉冲宽度5~10 ns近场光斑空间分布平顶
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高能量脉冲激光器相关的资讯

  • 每秒256万亿帧拍照帧率,华科团队造出全球最快的光场摄像机之一,可用于超大能量脉冲激光装置
    近日,华中科技大学光学与电子信息学院教授和团队, 通过获取光场相位信息,实现了 256 万亿帧/秒的拍照帧率,借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。图 | 李政言(来源“”)在评审相关论文时,一位激光脉冲时空测量领域的专家表示,该课题组制作的超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。在应用前景上,表示:“我们期待超快光场摄像机在两方面取得应用,一方面是服务大型激光装置,另一方面是服务工业应用。”就大型激光装置来说,面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、以及国防安全等战略应用的需求,中国、欧洲、和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。然而,这类装置重复频率极低。并且,巨大的光束口径导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合。因此,需要先进的光场时空诊断设备,引导激光装置进行优化,并为物理实验的理论分析和数值仿真,提供初始输入激光信息。就工业应用来说,激光精密加工有两个趋势,一是超快化甚至飞秒化,即使用飞秒激光作为光源,借此实现冷加工并提高精度;二是智能化,即以在线方式观测材料的特性,并对激光参数做出调整。所以,通过安装超快光场摄像机模块,有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”,也即通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应,来对加工工艺做出动态优化。(来源:Light: Science & Applications)以较低成本实现极高的时间分辨率尽管成果很新,但是背景很“旧”,这要从 144 年前说起。1878 年,美国摄影师埃德沃德迈布里奇(Eadweard Muybridge)使用安置在赛道上的 12 台照相机,来拍摄奔跑的赛马。借此证明马在奔跑时会四个蹄子同时离地,解决了几个世纪以来画家和艺术家的困惑,并给电影发明带来了灵感。时隔一百多年,2018 年诺贝尔物理学奖部分授予杰哈莫罗()和唐娜斯特里克兰()这两位科学家,以对他们发明的高功率超快激光的啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification, CPA)做出表彰。在激光精密加工、近视的激光视力矫正、惯性约束核聚变等高功率超快激光的应用中,每一个超快激光脉冲仿佛一匹光速奔跑的“赛马”,在各类物质的“赛道”上穿行时。对于激光脉冲和物质特性在极短时间内的演化现象,人们同样充满好奇,希望像迈布里奇那样为激光与物质相互作用的过程“拍摄电影”。(来源:Light: Science & Applications)基于此,制作了这台超快光场摄像机 。在超快光学领域中,它能为激光脉冲和激光照射的物质“拍摄电影”,并同时具有空间分辨和时间分辨的单发测量能力。几十年来,尽管在超快光学领域出现了大量时间分辨测量技术,但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化,普遍缺少空间分辨能力;要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。而超快光场摄像机只需激光脉冲一次性地作用于物质,它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时,位于这一位置光场的二维空间分布。这样,人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。而实现单发光场摄像的难点在于,如何使用常规照相机的等二维阵列式探测器,来一次性地记录三维数据。研究中,该团队借鉴了压缩感知概念,在前人光学压缩成像技术的基础上,将待测光场的三维信息“压缩”到二维探测器上并进行一次性采集,从而实现了摄像机的功能。此外,不同于一般摄像机或探测器记录的是光强度信息,超快光场摄像机的记录包括振幅和相位信息在内的“光场”信息。对于表征超快激光脉冲来说,获取光场信息是非常重要的,它既决定着激光脉冲中各个颜色成分的时间先后关系,还决定着影响聚焦和成像质量的空间波前分布。另外,在对激光照射物质的探测过程中,获取探针光束的完整振幅和相位信息,可以帮助人们完整了解物质不同位置的光学性质,同时获取折射率、吸收率等重要参数的空间分布。该成果的另一亮点在于,超快光场摄像机以较低的成本,实现了极高的时间分辨率或“电影”帧率。日常生活中,我们观看的电影帧率一般为 24 帧/秒,最高可以达到 120 帧/秒,仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而团队的超快光场摄像机,记录的是光速飞行的超快激光脉冲的“赛马”过程,即在各类物质“赛道”上奔跑的过程,需要观测飞秒(10 -15 秒)时间尺度内发生的事件,所需的帧率在万亿帧/秒量级。近日,相关论文以《单次压缩光场形貌》()为题发表在 Light: Science & Applications 上,唐浩程和门庭为共同第一作者,担任通讯作者 [1]。图 | 相关论文(来源:Light: Science & Applications)为超快时间尺度内发生的任意事件拍摄电影据介绍,课题组的目标是为超快时间尺度内发生的任意事件“拍摄电影”。这项工作最早要追溯到十四年前读博期间。他说:“2008年 8 月开始我到美国德克萨斯大学奥斯丁分校读博士,第一次见到导师 教授他就给我指派了博士论文课题:为超高强度超短激光脉冲在等离子体中激发的光速传播的尾波‘拍摄电影’,这样就可以对基于等离子体尾波的新一代桌面型电子加速器提供实时诊断。”这是一个挑战性极高的课题,经过六年的努力,只能部分地解决这一问题。例如,在测量技术方面,他和当时的所在团队发展了一种基于多束探针光和断层成像技术(tomography)的方法,可以为光速飞行的折射率结构拍摄“电影”[2],并被 Nat. Phot. 以 News & Views 文章的形式再次进行报道。后来,他还观测到了等离子体尾波纵向结构的演化规律 [3]。然而,为激光驱动的等离子体尾波“拍摄电影”的梦想一直没能实现,主要难点在于无法在单发条件下,用二维探测器记录三维数据信息。2014 年,的合作者 (现为加拿大魁北克大学应用计算成像实验室教授),发表了基于压缩感知概念的超快照相技术的论文 [4],对前者解决等离子体尾波电影拍摄中遇到的维度问题,带来了极大启发。然而,超快压缩照相技术获得的是光场的强度时空分布信息。另一方面,等离子体尾波主要调制探测激光的相位。那么,如何使用超快压缩照相技术来同时测量包含振幅和相位的光场信息,就成为亟待解决的问题。同时,这也是研究基于压缩感知的超快光场摄像机的问题来源。2017 年,回国入职华中科技大学,经过前期实验室建设和武汉疫情,他和团队终于在 2020 年秋季,开始了针对超快光场摄像机的研究。(来源:Light: Science & Applications)“研究早期充满了挣扎,一方面我们需要反复试错以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化,另一方面激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术以及相关算法,对我们来说是新事物,需要不断积累经验。”他说。在这过程中,非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭,以及 教授和他的学生 Xianglei Liu。他继续说道:“唐浩程和门庭当时是刚刚入学的一年级研究生,面对陡峭的学习曲线虽然也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’,但凭借扎实的理论实验基础和顽强的毅力,以及合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持,终于克服了种种困难。”到 2021 年秋,他们终于能以较好的可靠性,实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机,并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。(来源:Light: Science & Applications)然而,对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为,为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。“也许我们已经找到更好的途径,离目标更近了一些,但仍需要朝着既定方向努力工作。进入 2022 年,我们继续进行超快光场摄像机相关的研究,并取得了一些进展,主要体现在进一步提高系统稳定性和可靠性、获取更全面的矢量光场信息、探索更多的超快光场摄像机应用等。”表示。如今,2022 年即将迎来尾声。对于更久之后的规划,他表示:其一,将进一步完善超快光场摄像机技术。目前的方法基于标量光场的假设,只测量了待测光场的振幅和相位信息。但是,实际的光场具有矢量形态的电 磁波,这时面对待测光场的偏振态以及矢量特征,就得做出完整的测量。其二,他计划完成一些基于超快光场摄像机的典型泵浦-探测实验。泵浦-探测实验,是探索物质超快时间尺度属性的有力工具。因此,他希望使用超快光场摄像机,来为探针光拍摄光场“电影”。其三,他也打算实现一些基于超快光场摄像机的应用。基于此,希望与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上,他期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。而在工业应用方面,他将继续耕耘于为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”,从而实现基于材料特性实时观测的智能加工。参考资料:1.Tang, H., Men, T., Liu, X. et al. Single-shot compressed optical field topography. Light Sci Appl 11, 244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41377-022-00935-02.Z. Li, et al., Nat. Commun. (2014) 5, 30853.Z. Li et al., Phys. Rev. Lett.(2014) 113, 0850014.L. Gao, J. Liang et al., Nature (2014) 516, 74–77
  • 滨松成功研发只有桌子尺寸大小的高功率、高重复频率激光器
    滨松光子学株式会社(静冈县滨松市,董事长:昼马 明 ,以下简称“滨松光子学(株)”)将传统泵浦用半导体激光器的功率提高了三倍,并优化了放大器的设计 ,成功开发了只有桌面尺寸大小,可以产生1焦耳(以下,j)的高能量、300赫兹(以下,hz)高重复频率的功率激光器。一般的激光器的输出功率与设备的尺寸、重复频率成正相关关系,而该课题实现了小型却高功率、高重复频率的激光器。本产品的诞生,通过去除细小的污垢的激光清洁来提高了传统加工的生产效率,同时,期待它在金属材料的激光成形、延长金属器件的使用寿命的激光喷丸等方面的新应用。该产品的开发是内阁办公室主导的综合科学技术与创新研发推进项目(impact)的一部分,是佐野雄二负责的“普及功率激光器以实现安全、安心、长寿社会”研发项目的一环,由滨松光子学(株)中央研究所产业开发研究中心副所长川嶋利幸等人开发,而且今后我们也将继续推进研究成果的产品化。此外,该新研发的产品将于11月1日(星期四)起连续3天在actcity滨松(滨松市中町区)举行的滨松光子综合展“2018photon fair”上展出。<关于功率激光器>功率激光器主要由振荡器和放大器组成。 振荡器由泵浦用半导体激光器、激光介质、全反射镜、输出镜和光开关组成,放大器由泵浦用半导体激光器和激光介质组成。 由振荡器发出的激光通过放大器时,从三种高能量状态(激发状态)的三段激光介质接收能量实现高功率输出。功率激光器的结构<新产品概述>该产品搭载了最新研发的泵浦用半导体激光器,虽然只有桌子尺寸大小,但却是可以产生1j的高脉冲能量且300hz的高重复频率的功率激光器。滨松光子学(株)已经开始制造并销售300hz的重复频率下输出功率为100w的泵浦用半导体激光器。此次,结合公司独有的晶体生长技术和镀膜技术,将传统泵浦用半导体激光的功率提高到世界最高水平300w,同时放大器在激光介质的长度和横截面积上下功夫,并采用具有提高冷却效率的放大器,解决了由于热问题导致激光介质损坏或破坏的问题,成功输出了传统放大器的3倍能量。这是因为放大器采用了新的散热设计,提高了激光的放大效率。此外,由于采用半导体激光器作为泵浦光源,具有高于市面上销售的氙灯泵浦脉冲激光器约10倍的光电转换效率,约100倍的泵浦光源的寿命。通过控制零部件的数量,成功实现了器件的稳定输出、小型以及低成本。一般激光器的功率与设备的尺寸、重复频率成正相关关系,但本产品却实现了小型而又高功率和高重复频率的特性。利用该产品,可以对附着于材料上的小污垢进行激光清洁,以提高传统加工的生产效率。此外,我们也期待脉冲激光器在工业领域的新应用,如飞机的金属材料等可以在不使用模具的情况下进行变形加工完成激光成形,以及通过激光喷丸来提高金属器件的使用寿命等。<研发背景>激光在金属材料的钻孔、焊接、切割等方面有着广泛地加工用途,为了提高生产效率,光纤激光器和co2激光器等各种各样的激光都在朝着高功率的方向发展。激光分连续输出一定强度激光的cw(continuous wave)激光和短时间内重复输出激光的脉冲激光,目前cw激光是激光加工领域的主流。另一方面,脉冲激光不同于cw激光,它正在朝着新型激光加工的应用方向发展。采用半导体激光器作为泵浦光源的功率激光器,它具有高功率、高重复频率的特性,但因为半导体激光器价格昂贵很难推向产品的实用化,而市场上销售的j级脉冲激光器上使用的泵浦光源多采用氙灯光源,对激光器内部有严重地热影响,因此重复频率只能限制在10hz左右。像这样,为了进一步提高生产效率,同时扩大用途,对小型且可以发出高功率、高重复频率脉冲激光的激光器的需求日益增加。主要规格<委托研究信息>此研究成果,是通过以下的科研课题项目得到的。内阁办公室创新研发推进项目(impact)项目负责人:佐野雄二研发项目:普及功率激光器以实现安全、安心、长寿社会研发课题:开发高功率小型功率激光器研究负责人:川鸠利幸(滨松光子学株式会社 中研研究所 产业开发研究中心 中心副主任)研发时间:2015年~2018年本研究开发课题是致力于开发桌子大小、高功率、高重复且稳定性高的脉冲输出的功率激光器。<项目负责人佐野熊二的评论>“普及功率激光器以实现安全、安心和长寿的社会”的impact计划,推动了大功率脉冲激光器的小型化、简化和高性能的发展,这对于探索最先进的科学和工业是不可缺的,同时,我们也正在推进相关基础技术和应用技术的开发,旨在提供可以随时随地使用,具有高稳定性的廉价激光器,向工业领域的创新努力。此次,滨松光子学(株)的开发团队采用了自有的先进半导体激光器作为泵浦高能脉冲激光器的光源,通过优化激光器件,以低价格实现前所未有的小型、高功率、高重复的激光设备。从限制成本和生产效率的角度来看,在我们之前放弃引入激光设备的领域,也期待会有更多的应用。功率激光器设备的结构 功率激光器设备外观
  • 科学家造出全谱段白光激光器,或催生新型光谱学检测手段
    近日,华南理工大学教授李志远团队成功造出一台全谱段白光激光器,其具备光斑明亮、光谱光滑且平坦、大脉冲能量的特点,能覆盖 300-5000nm 的紫外-可见-红外全光谱,单脉冲能量达到 0.54mJ。这样一台全谱段白光激光器的面世,可用于构建全谱段的超快光谱学探测技术,有望将激光技术推至世界领先水平,从而更好地服务于前沿研究。图 | 李志远(来源:李志远)基于本次成果,课题组将进一步构建全谱段的超快光谱学探测设备,届时有望对物质内部多个波段中的物理、化学和生命过程开展超快的精密探测,从而实现高速摄谱的技术能力,进而用于开展二维材料、锂离子电池、化学催化等领域的研究。本次研究中所涉及的光谱学技术,可以覆盖深紫外-可见波段的原子以及分子的电子跃迁吸收谱,也能覆盖近红外波段的半导体带间电子跃迁吸收谱、以及中红外波段的分子振动等。借此可以打造一种崭新的光谱学检测手段,对于那些使用传统手段所无法揭示的新现象和新规律,本次新手段很有希望填补相关空白。(来源:Light: Science & Applications)鉴于光学波段的光子和物质的电磁相互作用强度以及灵敏度,远远超过 X 射线光子与物质原子核、以及内壳层电子的电磁相互作用。而且,即便是 1mJ 量级的全谱段白光飞秒脉冲激光的光子亮度,也远远超过目前同步辐射 X 射线光源的亮度。“因此,全谱段白光激光器在物质科学和生命科学中所发挥的作用,也有望超过传统的同步辐射 X 射线光源。”李志远表示。日前,相关论文以《强紫外-可见-红外全谱段激光器》 (Intense ultraviolet–visible–infrared full-spectrum laser)为题发在 Light: Science & Applications,华南理工大学博士生洪丽红是第一作者,华南理工大学李志远教授、中国科学院上海光学精密机械研究所(上海光机所)李儒新院士担任共同通讯 [7]。图 | 相关论文(来源:Light: Science & Applications)助力解决 Science 125 个待解难题之一据介绍,作为一种崭新的激光光源,超宽带白光激光具有极宽带宽、高光谱平坦度、大脉冲能量、高峰值功率、高时空相干性等五大优点,能极大拓展激光技术的发展和应用范围。而如何构建一台覆盖紫外-可见-红外波段的全谱段白光激光器,同时拥有高峰值功率和高脉冲能量,是一个极具挑战的宏大目标。2020 年,Science 杂志将其列为 125 个前沿重大科学问题之一。主要原因在于,基于目前纯粹单一的激光器技术、二阶非线性变频技术、以及三阶非线性频率展宽技术,远不足以解决这一问题。过去十年,李志远团队基于自主开发的啁啾结构非线性铌酸锂晶体,结合大脉冲能量、高峰值功率的飞秒脉冲激光泵浦,利用二阶和三阶非线性协同作用的原创性物理机制,提升了白光飞秒激光的转换效率、频谱带宽、脉冲能量、光谱平坦度等指标。要想产生全谱段白光飞秒激光,需要达到两个先决条件:带宽超过一个光学倍频程的强泵浦飞秒激光光源,以及具有极大非线性频率上转换带宽的非线性晶体。不过,要想同时满足上述两个条件并非易事。为此,课题组使用光学参量啁啾脉冲放大技术,以及使用由充气空心光纤、纯铌酸锂晶体材料和啁啾极化铌酸锂晶体组成的极宽带非线性变频模块,将飞秒激光技术、二阶非线性变频技术、三阶非线性频率展宽技术加以综合,研制了这款全谱段白光激光器。其中,二阶和三阶非线性效应协同作用的原创性物理机制,是打造本次全谱段白光激光器的秘密。上述机制的好处在于,能够清除二阶非线性或三阶非线性方案中所存在的输出光谱性能不佳的限制。李志远表示:“全谱段白光激光有望成为激光技术发展历史上的一个里程碑,并能很好地回答 Science 杂志 2020 年的 125 个最前沿的科学问题,即人类能否造出与太阳光相似的非相干强激光。”(来源:Light: Science & Applications)让中国学界真正拥有属于自己的实验设备多年来,学界一直渴望产生像太阳光一样的白光激光。紫外-可见-红外全谱段白光激光的产生,则一直是激光技术等待攻克的堡垒,也是李志远团队努力追求的目标。十年来,该课题组历经 8 次阶段性成果的积累,才造出了上述全谱段白光激光器。2014 年,该团队将啁啾调制的概念引入一维铌酸锂晶体的周期设计中。在可调谐近红外光源的帮助之下,设计出多个不同啁啾度的准相位匹配晶体,让二次、三次谐波产生的非线性过程的相位失配,能够在单个晶体中得到补偿,借此实现宽带可调谐三基色光源的同时输出,也拉开了课题组“白光激光”之梦的序幕。2015 年,李志远让学生陈宝琴开展啁啾结构铌酸锂晶体中六次谐波产生的研究。在实验的关键阶段,李志远去现场看学生做实验,结果发现了又圆又白的激光束产生,这完全出乎意料之外。李志远觉察到这是一个“好东西”。仔细分析之后,确定啁啾结构铌酸锂晶体产生了二到八次谐波。在一个固体材料中产生高次谐波,这是一个前所未有的科学发现,也让课题组开始树立“白光激光”的梦想。随后,他们设计了啁啾结构非线性光子晶体,以中红外飞秒脉冲激光为泵浦源,在单块晶体中同时产生了超宽带二到八次谐波。其中,四到八次谐波形成 400-900nm 超宽带可见白光激光,其转换效率达到 18%。2014 年和 2015 年的这两项工作表明:该团队自主研发的铌酸锂晶体二阶非线性方案,可以支持宽带二次谐波产生。同时,也能支持宽带二次谐波和三次谐波产生,甚至支持基于级联三波混频的高次谐波产生,最终可以实现超宽带可见白光激光的产生。而要想产生全谱段白光飞秒激光,就需要继续深挖上述方案的潜能,以便满足产生全谱段激光所需要的苛刻条件:即泵浦激光脉冲带宽要足够宽,非线性晶体材料的准相位匹配带宽要足够大。2018 年,课题组选用更高能量的近红外飞秒脉冲激光作为泵浦源,针对相关泵浦条件设计出一款啁啾结构铌酸锂晶体,这块晶体在不同偏振状态之下,均能同时产生二次谐波和三次谐波。通过此他们首次发现了二阶和三阶非线性协同作用的新物理机制,并证明这一机制能够显著提升相关性能的指标。利用级联二次谐波和三次谐波方案,他们生成了 400-900nm 可见-近红外波段的可调谐白光激光,转换效率达到 30%。这一发现,也促使他们去发现产生白光激光的更优路线,即基于二阶和三阶非线性协同作用产生超连续白光激光的方案。在新路线的指导之下,他们设计出一块能同时产生二到十次谐波的宽带白光非线性晶体材料。针对这款白光非线性晶体材料,他们又采取 45μJ 脉冲能量的 3.6μm 中红外飞秒脉冲激光泵浦的设计方案,借此产生 25dB 带宽、覆盖 350-2500nm 的紫外-可见-红外超连续白光飞秒激光,单脉冲能量为 17μJ,转换效率为 37%。在此基础之上,他们继续优化二阶非线性和三阶非线性协同效应。期间,该团队发现石英玻璃的三阶非线性效应远远优于铌酸锂晶体,而特殊设计的铌酸锂啁啾非线性光子晶体可以同时使用高达十二阶次的准相位匹配。后来,他们利用 0.5mJ 的钛宝石飞秒脉冲激光器泵浦,来对熔融石英-啁啾极化铌酸锂晶体进行泵浦,最终实现 10dB 带宽覆盖 375-1200nm、20dB 带宽覆盖 350-1500nm 的超连续激光,单脉冲能量为 0.17mJ,转换效率为 34%。前面提到,课题组期望实现的白光飞秒激光具有五个高指标。因此,在追求极宽带宽范围的同时,他们还得实现更大的脉冲能量、更高的光谱平坦度。于是,该团队以高能量钛宝石主激光作为泵浦源,针对由熔融石英和啁啾极化铌酸锂晶体组成的级联光模块,对其整体非线性响应进行进一步的操纵,从而显著提高了白光飞秒激光的综合性能。期间,他们利用 3mJ 脉冲能量的钛宝石飞秒激光泵浦,对石英-超宽带白光非线性晶体级联模块进行熔融,基于二阶和三阶非线性协同作用的高效超宽带二次谐波产生方案,实现了 mJ 量级、3dB 带宽覆盖 385-1080nm 的超宽带白光飞秒激光。此外,自 2018 年起课题组联合一家外部公司研制了 3mJ/50 fs/1 kHz 钛宝石飞秒激光器,实现了相关仪器的国产替代。并以此作为泵浦源,和白光非线性变频模块加以结合,从而形成了成熟高效的白光飞秒激光生成方案,借此造出一款白光飞秒激光整机设备。以上成果也促使他们进一步思考:如何产生覆盖一到十次谐波的全谱段白光激光?为此,他们与上海光机所李儒新院士团队合作,提出一款非线性级联装置。这种装置可以满足以下两个条件:一个较强的带宽达到光学倍频的中红外泵浦激光光源;以及一个具有极大非线性频率上转换带宽的非线性晶体。随后,他们基于光学参量啁啾脉冲放大技术,研制出一种中红外飞秒脉冲激光器,它具有 3.5mJ、3.9μm 中心波长,可以起到泵浦激光光源的作用。接着,基于宽带二阶和三阶非线性变频模块,他们获得了光谱范围 25dB 带宽、覆盖 300-5000nm 的全谱段超连续白光飞秒激光。“至此,我们欣喜地发现借助强中红外飞秒激光作为泵浦源已经成功走通了全谱段白光激光产生的道路。”李志远表示。(来源:Light: Science & Applications)总的来说,课题组已经实现了“三高”型白光飞秒激光:大单脉冲能量(第一高)、300-5000nm 的频谱宽度(第二高)、高光谱的平坦度(第三高),基本涵盖了铌酸锂晶体的全部透光范围。接下来,他们将继续与李儒新院士团队合作,朝向更高目标前进,力争实现深紫外-紫外-可见-近红外-中红外-远红外的“三高”全谱段白光飞秒激光。假如可以实现,就能建造比拟同步辐射光源、以及自由电子激光光学波段的全谱段超连续激光光源。“届时,相信我们中国科学界将拥有属于真正自己的研究物质科学和生命科学的实验设备。”李志远最后表示。

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  • 如何选择传感器——激光功率计和能量计

    激光功率和能量计主要用来测量光源的输出。无论光发射是来源于弱光源(如荧光),还是来源于高能量的脉冲激光器,功率和能量计都是实验室、生产部门或是工作现场等多种应用环境中必不可少的工具。 虽然功率计和能量计是分别提供的,但随着能够适用大量不同类型的光学传感器的通用型仪表盘或显示装置的发展,它们也被合起来称作单独的一类仪器——功率和能量计,或PEM。仪器所采用的光学传感器的类型,决定了其能测量光功率还是光能量,通常单位分别瓦特(W)或焦耳(J)。具体来讲,功率计能够测量连续波(CW)或者重复脉冲光源,其所使用的传感器通常是热电堆或光电二极管。能量计则通常用于测量脉冲激光,即单脉冲或者重复脉冲光源,其所使用的传感器包括热释电、热电堆,或者带有专门为测量脉冲光源而设计的电路的光电二极管。

  • 【分享】我国超短脉冲激光测量研究达到国际领先水平

    日前,由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题 “飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过了专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量,课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度,将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。  飞秒是时间单位,1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道,光速是1秒钟30万公里,而在1飞秒内,光只能走0.3微米,相当于一根头发丝的百分之一!飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲,它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点,在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到很广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。

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  • 超高能量脉冲Nd:YAG激光器
    LPY10J 超高能量脉冲Nd:YAG激光器特点: 坚固的工业化结构 能量可达10J@1064nm 能量可达5J@532nm 望远镜谐振腔或高斯谐振腔 可选种子注入源 3倍频和4倍频可选 完整的RS232软件控制应用: 激光冲级强化 LIBS系统 全息 等离子体物理LPY10J激光系统提供10J Q开关能量输出。坚固稳定的自承重殷钢结构可以应用于工业和科研领域。模块化设计使标准激光器配置使用相同的基本激光组件。可选注入种子光提供窄线宽输出。2倍频,3倍频,4倍频发生器可选。其他选件包括选择不同输出波长的自动移动反射镜,能量监控和自动输出峰值。
  • 高能量脉冲Nd:YAG激光器
    LPY600/700 系列 高能量脉冲Nd:YAG激光器特点:能量可达2J重复频率可达200Hz双折射补偿的双棒结构坚固的工业设计光束均匀性高应用:染料激光器泵浦OPO泵浦光谱学LIBSLIDARPIVLPY系列脉冲激光器可是应用于几乎任何需要高能量高规格Nd:YAG激光器的工业和研究领域。基于完全自承重殷钢轨道,LPY系列具有优异的机械性能和热稳定性。激光头的模块化设计接受各种谐振腔配置,单棒振荡器、全双折射双棒振荡器、双棒放大器。稳腔、稳定的望远镜腔或非稳高斯谐振腔可选,允许客户定制满足要求的系统。注入种子激光可以作为选件添加到任意LPY系列激光器中。配置SLM种子激光和适当的电子控制可以实现输出线宽为0.075px-1的高斯耦合谐振腔和线宽为0.04px-1真正的TEM00谐振腔。通过Litron的超稳压电驱动后腔镜锁定,可实现长期稳定的高能量SLM输出。所有选件如倍频发生器,衰减器等可用。LPY600激光器是振荡器或振荡器放大器系统,振荡器和放大器都是单棒结构。这些主要用于低重频(最高30Hz)和中等功率输出。LPY700激光器是振荡器或振荡器放大器系统,振荡器和放大器是双折射补偿的双棒结构。这种方式可以得到非常高的光束均匀性。这使LPY700系列在重复频率高达200Hz时,在高光束均匀的情况下,具有高输出能量。所有的LPY激光器都可以配置一个可选的注入种子激光实现SLM输出。(1)Higher conversion efficiency into 3rd harmonic available using Type 1 douber(2) Full angle for 90% of the output energy.(3) Full angle.(4) Typical lifetime.(5) Jitter is measured with respect to the Q-switch trigger input?
  • Nano TRL系列 紧凑高能量脉冲Nd:YAG激光器
    Nano TRL系列 紧凑高能量脉冲Nd:YAG激光器适用于科研和工业的紧凑高能量激光器特点:—— 输出能量可达850mJ—— 重复频率可达200Hz—— 双折射补偿的双棒结构—— 坚固的工业设计应用:—— PIV—— OPO泵浦—— Ti:S 泵浦—— 染料激光器泵浦—— 修边—— 清洁—— 光谱学——LIBS在Nano系列的紧凑型脉冲Nd:YAG激光器的成功的基础上,Nano TRL是一个完全双折射补偿脉冲激光系统,同时提供高能量和高重复率输出。它的双棒结构,确保即使在高光束均匀性情况下,提供非常高的平均输出功率。Nano TRL的设计采用了密封的激光头,坚固的铝合金底座,超稳镜架和业界领先的闪光灯寿命,以适应苛刻的工业应用。谐振腔的选项包括非稳定的高斯耦合谐振腔,稳定谐振腔和稳定的望远镜谐振腔的配置,可适合多种应用。可以实现倍频波长的模块升级,倍频模块根据需要添加和删除。电源包括最先进的IGBT开关闪光灯,达到更高的效率和稳定性,使用较低的工作电流延长灯泡寿命。
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