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微米高功率调激光器

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微米高功率调激光器相关的资讯

  • 陕西省高功率激光器及应用产业联盟成立
    3月26日上午,由陕西省发展和改革委员会主办,中国科学院西安光学精密机械研究所、陕西电子信息集团、西安炬光科技有限公司等单位承办的“陕西省高功率激光器及应用产业联盟成立揭牌暨项目签约仪式”在西安光机所隆重举行。陕西省副省长吴登昌、陕西省决策咨询委员会副主任崔林涛、中国科学院院士侯洵、中国科学院院士姚建铨以及陕西省、西安市政府有关部门领导,该产业联盟所有成员单位代表等共400余人出席了揭牌暨项目签约仪式。   为了贯彻落实《关中——天水经济区发展规划》,以建设西安统筹科技资源改革示范基地为契机,中国科学院西安光机所、陕西电子信息集团、西安炬光科技有限公司等三家单位发起组建陕西大功率激光器及其应用产业联盟的倡议。倡议指出,陕西在大功率激光器产业的技术和产业配套等方面具有较好的基础,为集群形成和发展提供了良好的条件,但还存在着产业分散、关联度低等问题,在一定程度上制约了全省大功率激光器产业的发展。因此,为大力促进我国大功率激光器产业快速发展,组建陕西大功率激光器及其应用产业联盟将刻不容缓。   在陕西省发改委等单位的大力支持下,目前陕西省高功率激光器及应用产业联盟已集合了全省在该领域中的近20家企业、大专院校和科研单位入盟。通过整合资源,并充分利用中国科学院西安光机所和西安炬光科技有限公司在高功率半导体激光器领域的技术、人才和产业等优势,建设陕西省激光产业集群,打造一条技术领先、产业集聚、竞争力强的全新的产业链,以加快培育战略性新兴产业,推动结构调整和发展方式的转变。   在本次签约仪式上,西安炬光科技公司与国投高科技投资有限公司签署了战略投资协议 与美国知名的激光器制造企业阿波罗公司(Apollo Instruments)签署了“光学整形与光纤耦合业务收购协议” 与西安光机所签署了“激光投影仪项目协议”,同时还与在陕的工业加工、医疗设备、科学研究等十余个激光器应用企事业单位签约了投融资项目和产品研发项目,总额近2亿元。   大会期间,陕西省发改委副主任张振红代表省发改委宣读了“关于成立陕西省高功率激光器及应用产业联盟的复函” 中国科学院西安光机所所长赵卫代表陕西省高功率激光器及应用产业联盟在大会讲话 陕西省副省长吴登昌、陕西省决策咨询委员会副主任崔林涛、中国科学院院士侯洵、中国科学院院士姚建铨为联盟的成立共同揭牌。
  • 我国高功率拉曼光纤激光器研究取得进展
    近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心冯衍研究员领衔的课题组,在高功率拉曼光纤激光器研究中取得新进展。提出了一种镱-拉曼集成的光纤放大器结构,有效地解决了拉曼光纤激光器功率提升的主要技术瓶颈问题,在1120nm波长,首次获得580W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3kW的近单模拉曼光纤激光输出。   近年来,高功率光纤激光器发展迅速。1&mu m波段的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20kW,多横模输出功率可达100kW。尽管如此,稀土掺杂光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围,限制了其应用领域。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段。   该项研究中,在一般的高功率掺镱光纤放大器中注入两个或多个波长的种子激光,波长间隔对应光纤的拉曼频移量。处于镱离子增益带宽中心的种子激光率先获得放大后,在后续光纤中作为泵浦激光对拉曼斯托克斯激光进行逐级放大。初步的演示实验获得了300 W的1120nm拉曼光纤激光输出 接着采用较大包层(400&mu m)的光纤,获得了580W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3kW的近单模拉曼光纤激光输出。结果发表于《光学快报》(Optics Letters)和《光学快讯》(Optics Express) [Opt. Lett. 39, 1933-1936 (2014) Opt. Express 22, 18483 (2014)]。鉴于目前高功率掺镱光纤激光器均采用主振放大结构,新提出的光纤放大器结构可用于进一步提升拉曼光纤激光的输出功率。初步的数值计算也表明,该技术方法有望在1~2&mu m范围内任意波长获得千瓦级激光输出。   该项研究得到了中国科学院百人计划、国家&ldquo 863&rdquo 计划、国家自然科学基金等项目的支持。    千瓦级掺镱-拉曼集成的光纤放大器结构示意图    输出功率随976 nm二极管泵浦功率的变化曲线,其中的插图为最高输出时的光谱。
  • 我国高功率全固态激光器成功实现应用
    工欲善其事,必先利其器。高功率全固态激光器技术就是先进制造领域的一把利器。长期以来,国外在高功率激光技术领域一直对我国实行严密的技术封锁,严重制约了我国先进制造领域工业关键激光成套装备的发展。为摆脱我国在这一技术领域的长期被动落后局面,抢占战略主动权,自&ldquo 十五&rdquo 开始,863计划持续对该项技术进行大力支持,经过多年攻关,相继突破3kW、4kW、6kW和8kW的激光输出,到&ldquo 十一五&rdquo 中期,成功研制了具有完全自主知识产权的工业级5KW全固态激光器,打破了国际禁运。   为加速成果转化应用,&ldquo 十二五&rdquo 期间,863计划继续设立&ldquo 先进激光材料及全固态激光技术&rdquo 主题项目,中国科学院半导体研究所牵头承担,以工业应用需求为导向,研制系列化的高稳定、高可靠的工业级全固态激光器及其装备,并在激光焊接、表面处理等领域实现产业化应用。目前,在项目研究成果基础上,我国首个具有自主知识产权的高功率全固态激光器生产线已在江苏丹阳建成,并实现批量生产 在汽车零部件激光焊接领域,自主研制的全固态激光器成功打破国外垄断,实现了产业化应用突破,自2012年以来,已为奇瑞汽车焊接了超过10万套自动变速箱的核心部件,为北京奔驰汽车焊接了近3万套天窗 攻克无预热情况下的激光熔覆防微裂纹、微气孔等核心技术,为全球第三大石油装备制造商威德福公司成功研制出超高耐磨转井部件,实现威德福首次将该类高难度核心部件从英国的剑桥转移到亚洲进行生产。   经过863计划长期的持续支持,我国的高功率全固态激光器产品已初步形成了从自主研制激光器到成套装备集成再到应用的完整产业链。随着我国激光技术的不断进步,更多的高功率全固态激光器产品走上成熟的工业化进程,将为提升我国先进制造产业核心竞争力,扭转关键成套装备基本依靠进口的被动局面,加强国防建设提供有力的装备保障和技术支撑。
  • 高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制项目启动
    4月21日,中国科学院条件保障与财务局在光电研究院组织召开了国家重大科研装备研制项目&ldquo 高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制&rdquo 实施方案研讨暨项目启动会。会议由副局长曹凝主持,中科院副秘书长吴建国出席了会议并讲话,院内外10多位专家和项目监理组成员参加了会议。   项目负责人、光电院副院长樊仲维代表项目组作了汇报。曹凝介绍了本次会议的目的和要求,宣布项目正式启动,项目监理工作同步开展。与会专家重点就项目实施方案、研制计划、管理措施以及知识产权保护等方面进行了深入研讨,提出了许多宝贵的意见和建议。   吴建国在项目启动会上提出了三点要求:一是科研装备要研以致用。在项目目标设定和研制过程中,要加强与用户的沟通,提前做好需求分析,加快研制周期,确保装备研制成功后得到真正应用。二是要提高关键部件的国产化率。项目单位要敢于挑战,深入分析,加强关键部件的自主研制,真正实现打破禁运的目的。同时,要通过制定鼓励优先使用自主研制装备的政策,加大设备的扶持推广使用力度,不断检验和提升仪器设备的性能和指标,从而提升我国重大装备研制的自主创新能力。三是要多快好省,保质保量完成研制任务。要加强项目过程管理,充分发挥技术专家组和监理组的作用,及时发现问题并找到解决措施,全力攻关,力争实现项目资金使用效益最大化。
  • 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
  • 国家重大科学仪器专项高功率窄线宽光纤激光器研发取得重要进展
    p   由山东海富光子科技股份有限公司牵头承担的国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项“高功率窄线宽光纤激光器”项目经过近两年的努力,突破了半导体增益芯片设计制备与高效封装耦合、玻璃光纤制备中新型热熔键合及高浓度均匀掺杂、窄线宽光纤激光放大器非线性效应抑制等关键技术,开发出高功率窄线宽光纤激光器样机。近日,项目通过了科技部高技术中心组织的中期检查。 /p p   高功率窄线宽光纤激光器兼备高峰值功率及窄线宽特性,同时采用全光纤结构,是激光精密测量、激光测距和遥测等重大科学仪器的关键核心部件之一。目前国内高功率窄线宽光纤激光器主要依赖国外进口,国内还不能实现产品级整机供货。项目通过采用非对称光栅的脊波导和大光腔的锥形增益结构,优化光栅结构参数减少激光器的线宽值,开发出高可靠性窄线宽脉冲激光种子源 研究了高倍率低噪声光放大、窄线宽光纤激光器中的SBS抑制、SPM补偿和模式控制等关键技术,获得高功率窄线宽光纤激光输出 开发了可工程化应用的高功率窄线宽光纤激光器 开展了激光雷达遥感的应用示范研究和产业化推广。 /p p   该项目下一步将加强仪器可靠性的整体设计,加快可靠性试验验证,提高产品稳定性 进一步加快应用示范的进度及工程化实施。 /p
  • 国家重大科研装备研制项目“高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制”通过验收
    7月20日,由中国科学院空天信息创新研究院(以下简称“空天院”)牵头承担的国家重大装备研制项目“高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制”通过验收。验收会由中国科学院条件保障与财务局组织,成立了由姜会林院士、罗毅院士、江碧涛院士等13位技术、财务、档案专家组成的验收专家组,罗毅院士任组长。会上,验收专家组听取了项目总体报告、空间碎片探测应用示范汇报、汤姆逊散射诊断应用示范汇报、技术测试情况报告、财务验收情况报告、档案验收情况报告,审查了相关文档资料,通过视频了解仪器设备运行情况。经质询和讨论,验收专家组认为,该项目完成了项目实施方案规定的全部任务,实现了仪器的全部技术指标,达到了预期目标;研制工作取得了丰硕的成果,攻克了高功率纳秒激光器、远距离空间碎片激光探测和高精度等离子体汤姆逊散射诊断等关键技术;项目研制的两类激光器、空间碎片探测仪器和汤姆逊散射诊断仪器指标先进、为国家急需,意义重大。专家组同意项目通过验收。该项目由空天院牵头,参研单位包括中国科学院光电技术研究所、中国科学院国家天文台、中国科学技术大学、北京工业大学、同济大学和北京国科世纪激光技术有限公司。研制过程中项目团队突破了高稳定单频种子源、大口径侧泵模块、大尺寸板条模块、相位共轭镜、高损伤阈值膜层和自适应光学等核心技术与器件工艺,基于大口径棒状放大器和大尺寸板条放大器分别研制了100Hz/3.3J/9.1ns/1.83DL和200Hz/5.2J/11.8ns/2.3DL两类高功率纳秒激光器。已经申请89项国家发明专利,其中获得授权46项,相关技术完全自主可控,国产化率达95%以上。中国科学院国家天文台利用空天院提供的100Hz/3.3J激光器,成功研制了空间碎片探测仪器,在云南天文台开展了1000km空间碎片探测技术研究,在轨道高度1075km*1050km上(斜距1274.3-2080.8km)首次实现了直径36 cm的小目标激光探测。中国科学技术大学利用空天院提供的200Hz/5.2J激光器,成功研制了汤姆逊散射诊断仪器,在中国科学技术大学反场箍缩磁约束聚变试验装置上开展了等离子体温度诊断技术研究,实现了空间分辨率5mm、时间分辨率5ms、等离子体密度下限10^13/cm^3的等离子体温度诊断。验收会前期,中国科学院条件保障与财务局分别组织专家完成了100Hz激光器及空间碎片探测仪器技术验收、200Hz激光器及汤姆逊散射诊断仪器技术验收以及项目整体技术验收、财务验收和档案验收。
  • “高功率激光器产业化关键技术”通过中期检查
    会议现场   3月28日,科技部高技术中心组织专家对中科院半导体研究所承担的863新材料领域主题项目课题“高功率激光器产业化关键技术”进行了中期检查。   半导体所副所长陈弘达、项目首席专家林学春研究员、课题负责人侯玮研究员等参加了会议。检查专家来自清华大学、华南理工大学、北京大学等高校。   在听取了课题的进展报告,并现场考察了课题研制的高功率激光器样机后,检查专家一致认为该课题的执行情况良好,取得了重要进展,按照合同书的年度计划要求全部达到或超过了任务书的考核指标,并对下一步的工作给出了建议。
  • 滨松成功研发出适用于高功率CW激光器的空间光调制器
    滨松公司利用其独特的光学半导体制造工艺,成功研制出世界上最大规模的液晶型空间光调制器(Spatial Light Modulator,以下简称SLM※1),该SLM的有效面积约较以往产品增加了4倍,且耐热性更高。该开发器件可应用于工业用高功率连续振荡(以下简称CW)激光器,实现激光分束等控制,应用到如金属3D打印,以激光烧灼金属粉来模塑成形车辆部件等,同时有望提高激光热加工的效率和精度。本次研发项目的一部分是受量子科学技术研发机构(QST)管理的内阁办公室综合科学技术和创新会议战略创新创造计划(SIP)第2期项目“利用光和量子实现Society 5.0技术”的项目委托,开展的研发工作。该开发器件将于4月18日(星期一)至22日(星期五)在横滨Pacifico(横滨市神奈川县)举办为期5天的国内最大的国际光学技术会议“OPIC 2022”上发布,敬请期待。※1 SLM:通过液晶控制激光等入射光的波前,调整反射光的波前形状,来校正入射光的光束和畸变 等,是可自由控制激光衍射图形的光学设备。传统开发产品(左)和本次研发器件(右)产品开发概要本次研发的器件是适用于高输出功率CW激光器的SLM。激光器分为在短时间间隔内可重复输出的脉冲激光器和连续输出的CW激光器。脉冲激光器可以减少热损坏,实现高精度加工;而CW激光器可用于金属材料的焊接和切割等热加工,因此成为激光加工的主流。滨松凭借长期以来积累的独特的薄膜和电路设计技术,已经成功开发了全球耐光性能最佳,适用于工业脉冲激光器的SLM。通过应用SLM,将多个高功率脉冲激光光束进行并行加工,相较于仅聚焦到1个点的加工方式,它的优势在于它可以实现碳纤维增强塑料(CFRP)等难加工材料的高速、高精度地加工。但在应用于CW激光器时,存在随着SLM温度上升导致性能下降的问题。SLM结构和图形控制原理SLM由带像素电极的硅衬底、带透明电极的玻璃衬底,以及两衬底中间的液晶层组成。它通过控制在像素电极上的液晶的倾斜角度,来改变入射光的路径长度然后进行衍射。其结果便是,通过对入射光进行分支、畸变校正等,实现对激光束照射后衍射图形的自由调控。此次,滨松公司运用了大型光学半导体器件在开发和生产中积累的拼接技术(※2),将SLM的有效面积扩大到30.24×30.72 mm,约为现有尺寸的4倍,为世界上最大的液晶型SLM,也因此它可以减少SLM单位面积的入射光能量。同时,由于采用耐热性和导热性俱佳的大型陶瓷衬底,提高了散热效率,成功地抑制了因CW激光器连续照射而引起的温度升高,使得SLM可适用于工业用的高功率CW激光器。此外,大面积硅衬底在制造过程中容易出现弯曲、平整度恶化的情况,进而导致入射图形的光束形状产生畸变,针对这一问题我们运用了滨松独特的光学半导体元件生产技术,使SLM在增大面积的同时,保持了衬底的平整度。至此,实现了光束的高精度控制。※2拼接技术:在硅衬底上反复进行光刻的技术。适用于完成无法一次性光刻的大型电子回路。本次研发的器件适用于工业用高功率CW激光器,实现多点同时并行加工,有望提高如金属3D打印为代表的激光焊接和激光切割等激光热加工的效率。此外,通过对光束形状进行高精度的控制,该开发器件可根据对象物体的材料和形状进行优化,进而实现高精度的激光热加工。今后,我们将继续优化SLM结构中的多层介质膜反射镜,以进一步提高耐光性能。此外,我们也会将此开发器件搭载到激光加工设备中,进行实际验证实验。研发背景SIP第2期课题旨在通过将网络空间(虚拟空间)和物理空间(现实空间)高度融合的信息物理系统(Cyber Physical System,以下简称CPS)验证具有革命性的创新型工业制造。其中,“利用光和量子的Society 5.0实现技术”中,我们研发的主题包括激光加工在内的3个领域,旨在通过CPS激光加工系统验证创新型制造的可能性。随着CPS激光加工系统的实现,我们期待通过AI人工智能收集在多种条件下用激光照射物体得到的加工结果数据,选择最佳的加工条件,进而优化设计和生产过程。SLM被定义为CPS激光加工系统中必需的关键设备,为此,我们将继续致力于提高SLM的性能。本次研发的器件在CPS激光加工系统中的应用场景主要规格
  • 半导体所等在高功率、低噪声量子点DFB单模激光器研究中获进展
    分布反馈(DFB)激光器具有结构紧凑、动态单模等特性,是高速光通信、大规模光子集成、激光雷达和微波光子学等应用的核心光源。特别是,以ChatGPT为代表的人工智能领域呈现爆发态势,亟需高算力、高集成、低功耗的光计算芯片作为物理支撑,对核心光源的温度稳定性、高温工作特性、光反馈稳定性、单模质量、体积成本等提出了更高要求。近期,中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室研究员杨涛-杨晓光团队与研究员陆丹,联合浙江大学兼之江实验室教授吉晨,在高功率、低噪声的量子点DFB单模激光器研究方面取得重要进展。该团队采用高密度、低缺陷的叠层InAs/GaAs量子点结构作为有源区,结合低损耗侧向耦合光栅作为高效选模结构,研制出宽温区内高功率、高稳定、低噪声、抗反馈的高性能O波段量子点DFB激光器。在25-85 °C范围内,激光器输出功率均大于100 mW,最大边模抑制比超过62 dB;最低的白噪声水平仅为515 Hz2 Hz-1,对应的本征线宽低至1.62 kHz;最小平均RIN仅为-166 dB/Hz(0.1-20 GHz)。此外,激光器的抗光反馈阈值高达-8 dB,满足无外部光隔离器下稳定工作的技术标准。该器件综合性能优异,兼具低成本、小体积的优势,在大容量光通信、高速片上光互连、高精度探测等领域具有规模应用前景。相关研究成果以High-Power, Narrow-Linewidth, and Low-Noise Quantum Dot Distributed Feedback Lasers为题,发表在Laser & Photonics Reviews上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1. 量子点材料的形貌和荧光特性,以及器件与光栅结构图2. 器件的输出特性、光谱特性、光频率噪声特性和外部光反馈下的光谱稳定性
  • 超材料制成高定向太赫兹激光器
    美国哈佛大学和英国利兹大学的一个联合研究小组最近演示了一种新型太赫兹半导体激光器,其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。该激光器的研发成功,为太赫兹科技的应用打开了更广阔的领域。哈佛已经为此提交了一系列专利申请。这一进展发布在8月8日的《自然材料》杂志上。   新型太赫兹激光器突破了传统材料的限制,研究人员刻了一组亚波长光栅,直接加倍了超材料晶面的光流量,设备以3太赫兹(百亿赫兹)的频率发射光线(波长为100微米,在可见光谱中属于远红外线),大大降低了这些半导体激光器的散射角度,同时保持了光能的高输出功率。   这种超材料被直接嵌入光学设备的高吸收性砷化镓晶面上,在演示中能看到,人造光显示出深浅不同的微米光栅,各具不同的功能。浅蓝色的狭缝能将输出的激光功率加倍,导向并限定在晶体表面。   太赫兹射线(T—rays)能穿透纸张、衣物、塑料和其他一些材料,在探测隐匿武器和生物制剂方面非常理想,在做肿瘤成像检测时对人体无伤害和副作用,还能探测材料内部诸如断裂之类的缺陷,也可用于星际稀薄化学物质的高灵敏探测。   研究人员卡帕索表示,新的人造光学设备,从晶面上发出的激光器非常紧密,瞄准度非常高,高度凝聚使光能有效聚集,这是昂贵且笨重的传统透镜达不到的。   另一位研究人员林菲尔德说,新的太赫兹激光器还能用于海关探测非法药品,并能检验生产和存储的药物是否合格。这种超材料还能用作一种演示的工具,同时还具有一些神奇的潜在功能,如用来研发隐身斗篷、负折射和高解析图像。   研究的另一项重要意义就是这种超材料的光导作用。该设备产生的极强太赫兹光线,以直线光束导向激光晶面,这种超强的限定导向作用,还可应用于传感器和太赫兹光路。
  • 美利用超材料制成高定向太赫兹激光器
    美国哈佛大学和英国利兹大学的一个联合研究小组最近演示了一种新型太赫兹半导体激光器,其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。该激光器的研发成功,为太赫兹科技的应用打开了更广阔的领域。哈佛已经为此提交了一系列专利申请。这一进展发布在8月8日的《自然材料》杂志上。   新型太赫兹激光器突破了传统材料的限制,研究人员刻了一组亚波长光栅,直接加倍了超材料晶面的光流量,设备以3太赫兹(百亿赫兹)的频率发射光线(波长为100微米,在可见光谱中属于远红外线),大大降低了这些半导体激光器的散射角度,同时保持了光能的高输出功率。   这种超材料被直接嵌入光学设备的高吸收性砷化镓晶面上,在演示中能看到,人造光显示出深浅不同的微米光栅,各具不同的功能。浅蓝色的狭缝能将输出的激光功率加倍,导向并限定在晶体表面。   太赫兹射线(T—rays)能穿透纸张、衣物、塑料和其他一些材料,在探测隐匿武器和生物制剂方面非常理想,在做肿瘤成像检测时对人体无伤害和副作用,还能探测材料内部诸如断裂之类的缺陷,也可用于星际稀薄化学物质的高灵敏探测。   研究人员卡帕索表示,新的人造光学设备,从晶面上发出的激光器非常紧密,瞄准度非常高,高度凝聚使光能有效聚集,这是昂贵且笨重的传统透镜达不到的。   另一位研究人员林菲尔德说,新的太赫兹激光器还能用于海关探测非法药品,并能检验生产和存储的药物是否合格。这种超材料还能用作一种演示的工具,同时还具有一些神奇的潜在功能,如用来研发隐身斗篷、负折射和高解析图像。   研究的另一项重要意义就是这种超材料的光导作用。该设备产生的极强太赫兹光线,以直线光束导向激光晶面,这种超强的限定导向作用,还可应用于传感器和太赫兹光路。
  • 太赫兹技术新突破:新型锁相技术实现太赫兹激光器创纪录高输出功率
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 等离子体激光器由于其本身的亚波长金属腔而经受着低输出功率和光束发散的困扰。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 近日,里海大学(Lehigh University)的科研人员研制出一套方案,可以显著提高激光的发射效率和改善光束质量,研究人员称之为锁相的方案。通过该应用,可以实现目前为止最高高功率的太赫兹激光输出。他们研制出的激光可以产生迄今为止最高的发射效率,并且适用于任何单波长半导体激光量子级联激光器。 /strong /p p style=" text-align: center" strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 470px height: 530px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/13f65aca-5a4c-4d3c-b367-43abbfff42c9.jpg" title=" 截屏2020-07-01 下午5.15.13.png" alt=" 截屏2020-07-01 下午5.15.13.png" width=" 470" height=" 530" / /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 文章截图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 阵列的金属微腔穿过等离子体波而实现纵向地耦合,从而导致单个光谱模的发射和衍射局限在表面法线方向形成单瓣光束。研究人员将这一方案应用于太赫兹等离子体量子级联激光器(quantum-cascade lasers,QCLs)和测量峰值功率超过2 W的单模 3.3 THz QCL在窄单瓣光束时的发射,条件为运行温度为58K时的紧凑型斯特林制冷机。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 新的等离子体激光器锁相方案,与以往在半导体激光器方面的大量文献中对锁相激光器的研究截然不同,该方法利用电磁辐射的行波作为等离子体光腔锁相的工具。同早期的工作相比较,研究人员展示了在功率上可以有一个数量级的增加和至少30倍高的平均功率强度的单模太赫兹QCLs存在。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该方法获得的太赫兹激光辐射效率是迄今为止任何单波长量子级联所能达到的最高水平,也是首次报道这种量子级联的辐射效率超过50%。这一高效率可以说超过了研究人员一开始的预期,这也是为什么他们研制的激光器的输出功率会显著的高出以前的激光器的原因。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这项工作的主要创新在于光学腔的设计,它在某种程度上独立于半导体材料的特性。研究人员认为,在利哈伊大学的利哈伊大学光子学和纳米电子学中心,新获得的电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工具在推动这些激光器的性能边界方面发挥了关键作用。这一研究报道可以说是单波长太赫兹激光的范式转变,窄的光束将会得到发展和在将来继续发展,同时研究者认为在将来太赫兹的前途非常光明。 /p
  • 我国攻克大功率半导体激光器关键技术
    从中国科学院长春光学精密机械与物理研究所了解到,由该所研究员王立军带领的课题组攻克了大功率半导体激光器关键核心技术,成功开发出千瓦量级、高光束质量、小型化的各种半导体激光光源,并将成为工业激光加工领域的新一代换代产品。   王立军对记者说,大功率半导体激光器是激光加工、激光医疗、激光显示等领域的核心光源和支撑技术之一。由于西方发达国家掌控着大功率半导体激光器关键核心技术,长期以来,我国工业用激光加工设备不得不依赖进口。   王立军介绍说,他们的团队历经数年努力,通过激光光束整形、激光合束等关键技术,实现了高光束质量半导体激光大功率输出。   据了解,日前由王立军团队承担的这项研究——“高密度集成、高光束质量激光合束高功率半导体激光关键技术及应用”荣获了2011年度国家技术发明奖二等奖。项目组已经开始与一汽集团和北车集团接洽,尝试将这项技术应用于汽车制造等领域。
  • 安光所孙敦陆研究员团队在2.7~3微米中红外晶体制备及激光性能研究方面取得新进展
    近期,中国科学院合肥物质院安光所孙敦陆研究员课题组在2.7~3微米波段中红外晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展,相关研究成果分别以《Ho,Pr:YAP晶体的热学、光谱及~3微米连续激光性能》、《Er:YGGAG晶体的结构、光谱与激光性能》和《LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG晶体实现28.02瓦的2.8微米连续激光》为题发表在光学领域国际知名期刊Optics Express上,第一作者分别为乔阳博士研究生、陈玙威博士研究生和张会丽副研究员。2.7~3微米中红外激光处于水分子的强吸收带,在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域有着广泛的应用前景。稀土离子Ho3+(钬离子)通过5I6至5I7的辐射跃迁,可产生3微米附近波段中红外激光。然而,Ho3+的激光下能级5I7的荧光寿命较长,容易产生自终止效应,不利于实现激光上、下能级之间的粒子数反转。针对这一问题,我们提出提高激活离子Ho3+的掺杂浓度,同时共掺适量能级耦合离子Pr3+(镨离子),以降低Ho3+激光下能级寿命,抑制自终止效应。采用熔体提拉法,成功生长出了4 at.% Ho3+、0.1 at.% Pr3+共掺YAP晶体,系统开展了晶体结构、晶体质量、热学、光谱及其激光性能的研究。由于退激活离子Pr3+的掺入,其激光下能级寿命由5.391毫秒降至1.121毫秒,同时激光上能级寿命变化较小,表明共掺Pr3+能够有效抑制自终止效应,有利于降低激光阈值、提高激光性能。采用1150纳米拉曼光纤激光器端面泵浦,在Ho,Pr:YAP晶体上实现了最大平均功率502毫瓦的~3微米连续激光输出,相应的斜效率为6.3%。与Ho:YAP晶体相比,其激光阈值降低,最大输出功率及效率均得到了提高。目前,LD泵浦Er:YSGG晶体的中红外脉冲激光已高达数十瓦,而连续激光输出功率仅有瓦级,采用连续LD侧面泵浦有望进一步提高连续激光输出功率。由于在激光运转过程中,激光增益介质内部会产生温度梯度,导致产生各种热效应,限制了激光输出功率和效率的提高。我们通过在Er:YSGG晶体棒的两端键合高热导率的未掺杂YSGG晶体作为端帽,以改善热效应。采用978纳米LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体,实现了最大平均功率28.02瓦的~2.8微米连续激光输出,这是目前报道的在氧化物晶体中获得最高功率的~2.8微米连续激光输出,相应的斜效率和光-光转换效率分别为17.55%和12.29%。其最大功率和斜效率均高于相同泵浦条件下的未键合Er:YSGG晶体,表明键合可有效改善热效应,提高激光性能。实验测试并理论计算了LD侧面泵浦未键合Er:YSGG晶体和YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体在不同泵浦功率下的热焦距,结果表明,YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体更适于在高泵浦功率下工作。以上研究工作得到了国家自然科学基金、替代专项、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金的支持。
  • 半导体所携IS-3000CB工业用高功率全固态激光器亮相国家“十一五”成就展
    仪器信息网讯 2011年3月7日至14日,中国科学院半导体研究所携IS-3000CB工业用高功率全固态激光器亮相国家“十一五”重大科技成就展。 IS-3000CB工业用高功率全固态激光器   高功率全固态激光器是应用于现代工业加工的新一代激光光源。与传统的气体激光器相比,具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点。我国自主研制的全固态激光器,功率高达6kw,功率不稳定度优于±0.77%,关键部件全部国产化,可广泛用于汽车焊接、铁路轮轨及风电轴承的表面淬火和熔覆等工业加工中,对提升我国工业加工装备水平具有重要意义。   关于中国科学院半导体研究所:   中国科学院半导体研究所是1956年按照“12年科学发展远景规划‘中’四项紧急措施”开始着手筹建的,是集半导体物理、材料、器件研究及其系统集成应用于一体的国家级半导体科学技术的综合性研究所,正式成立于1960年。目前,该所是集半导体物理、材料、器件及其应用研究于一体的半导体科学技术的综合性研究所。为了适应知识创新的需要,经过学科调整和目标凝练,主要研究领域包括:光电子及其集成技术 体材料、薄膜材料、微结构半导体材料科学技术 低维量子体系和量子工程、量子器件的基础研究 半导体人工神经网络和特种微电子技术。
  • 应用实例|STFC-UKRI:用于高功率激光实验的高精度微流控装置
    在英国科学与技术设施委员会(STFC-UKRI)中央激光研究所,微靶制造科学家们正积极投身于高功率激光实验的微靶研究。新一代激光器提升了重复频率(高达10Hz),这让高重复制靶法成为了重要的研究途径。在这些高功率激光实验中,科学家们依赖微流控装置实现亚微米级的液体片靶。然而,他们发现,依赖传统的机械加工或蚀刻来制造微流控通道,既耗时又昂贵。因此,研究小组正在寻求一种创新的解决方案,以便能够快速制作新的靶设计几何体原型来满足他们的实验需求。01、研究开发靶研究团队利用微流控设计了一种液体靶,当液体从微通道流出时产生了液体叶片靶。通道的设计会直接影响到叶片的质量,通过叶片的宽度和厚度判断。设计目标为制造出宽度为几毫米、厚度为几百纳米的叶片,以实现高精度实验需求。图1:当液体从通道中流出时产生的液体叶片靶由于液体的行为随通道的变化而变化,因此通道设计对实验来说尤为关键。需要平滑的通道以减少湍流,同时要严格控制出口的形状,因为它对最后的叶片质量起到重要影响。02、精密3D打印制造通道为了创建液体片,该团队利用摩方精密microArch® S240打印出 20mm x 15mm x 5mm 的结构,其中有一个30μm 深的通道和一个 100μm 的出口。当然,与微型且精确的通道相比,该结构尺寸相对较大。但使用摩方精密设备打印较大的零件时,可同时保持通道所需的精度和准确度。现今通道选用钨材质,得益于钨能实现精确加工。在这种背景下,研究团队运用摩方精密 microArch® 系列设备的高精度 3D 打印系统,迅速准确地构建通道,为科研和快速原型设计提供了高效且成本较低的解决方案。图2:原钨件图3:高精度3D打印制造零件的特定部分原文链接:https://bmf3d.com/resource/high-precision-microfluidic-devices-for-high-power-laser-experiments/microArch® S240microArch® S240 作为摩方精密一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机,不仅荣获全球光电科技领域最高奖—"棱镜奖(Prism Award)",且具有以下突出特点和优势:高公差低层厚:光学精度高达10μm,±25µ m的加工公差,打印层厚10~40μm 打印体积扩大:满足工业打印的需求,可达100mm×100mm×75mm,实现更大规模的小部件产量;打印速度提升:最高提升10倍以上,快速缩短加工周期,为客户节省时间和成本;多种材料支持:支持多种高粘度陶瓷浆料(≤20000cps),以及耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料的打印;应用领域广泛:卓越的精度、扩大的打印体积和多材料兼容性,满足客户在尺寸、性能和效率方面的多重需求。摩方精密作为目前全球唯一可以生产最高精度达到2μm精度,微尺度3D打印技术及颠覆性精密加工能力解决方案提供商,会持续专注于精密器件免除模具一次成型能力的研发,为客户提供制造复杂三维微纳结构技术解决方案。
  • 我国大功率激光器用标准创新打破国外垄断
    全国大功率激光器应用分技术委员会在武汉成立   曾被国外垄断的大功率激光器技术,通过技术标准创新,现已转化为我国具有完全自主知识产权的尖端产品。11月11日,全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会大功率激光器应用分技术委员会,在湖北武汉东湖国家自主创新示范区成立。   大功率激光器是激光产业的高端核心技术。30年来,我国对大功率气体激光器、大功率固体激光器、高功率激光传输聚焦加工系统、大功率激光加工工艺等,实行了引进、吸收和消化,逐步开发出各种大功率的激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面处理的成套设备。随着这些高新技术的广泛应用,使钢铁、汽车、能源、电子、船舶等支柱产业的技术能力和制造水平得到迅速提升。   然而,与美国、欧盟、日本等国相比,目前我国在大功率激光器的制造水平和应用规模上,尚处在初级研制或小规模生产阶段,尤其是高端的大功率激光器与激光加工成套设备几乎全部依赖国外进口。究其原因,主要是我国的大功率激光器尚未达到生产标准化,难以保证产品质量和提高技术档次,同时也限制了发展规模。因此,大功率激光器应用专业的标准研制,是促进我国激光产业科学发展的攻关大课题。   近几年来,武汉华工激光工程有限公司旗下的科威晶激光技术有限公司,在引进生产大功率激光器的过程中,借助武汉华工激光工程有限公司的自主研发和标准创新,成功地开发出4000瓦轴快流二氧化碳激光器。这项拥有完全知识产权的大功率激光器,入选国家重点新产品计划,今年产销量可望达到120台。从此,国产大功率激光器实现了规模化量产,跻身于世界大功率激光器7大生产企业。   武汉华工激光工程有限公司自主制定的大功率激光器生产标准,达到了国外先进水平。自2008年开始,湖北省和武汉市的质监部门积极支持该公司筹备激光领域的国家级标准化分技术委员会,以此提高我国大功率激光器应用专业的整体水平,缩短与国际先进水平的差距。经国家标准化管理委员会批准,由武汉华工激光工程有限公司申办的全国光辐射和激光设备标准化技术委员会大功率激光器应用分技术委员会,正式落户武汉东湖国家自主创新示范区。   在全国大功率激光器应用分技术委员会一届一次工作会议上,确定北京工业大学激光工程研究院院长左铁钏等25位专家担任该委员会委员,武汉华工激光工程有限公司为该委员会秘书处承担单位。   据了解,作为我国激光领域的首个国家级标准化分技术委员会,将站在行业发展的战略高度,对国内外大功率激光器应用加工设备的相关标准进行对比分析 组织编制大功率激光器应用的标准体系,制定大功率激光器应用技术和安全辐射等基础标准。
  • 我国将制定制定大功率激光器国标
    我国大功率激光器单个产品,技术与国际同步,但成套设备技术水平与国际有不小差距,原因何在?11月11日,在“全国大功率激光器应用分技术委员会”成立大会上,该委员会副主任委员、华工激光总经理闵大勇指出,主因是国内大功率激光器没有实现产品标准化。   激光器是激光产业上游核心产品,对下游激光装备及应用起决定性作用,地位类似于汽车发动机。国际大功率激光器产品严格按照一整套标准生产,保证了成套设备的安全、可靠与稳定性。而国内大功率激光器没有统一的标准,多数企业按自己的理解生产。产品“个性化”的直接后果就是,产品档次和质量难以保证,我国大量高端激光焊接、切割设备配置的大功率激光器与激光加工成套设备几乎全部依赖进口,其中80%以上被德国、美国等控制。   全国大功率激光器应用分技术委员会将编制我国标准体系,华工激光领衔标准制定。
  • 日本开发波长为0.15纳米的原子级激光器
    据《日刊工业新闻》报道,日本电气通信大学、理化学研究所、东京大学等多个大学和研究机构组成的研究团队,最近成功开发波长为0.15纳米的原子级激光器。据称,该激光器的波长是目前世界最短,比现有最短波长激光器的波长小一个数量级。该研究成果已发表在英国《自然》杂志电子版。  研究团队在20微米厚的铜箔上照射X射线,使其产生X射线激光,从而通过微小材料制成高效X射线激光器。据报道,该X射线激光器的研制成功,首次在硬X射线区实现了利用原子能级差的原子级激光器。该激光器在可视光至近红外光谱有广泛应用,但较难使用于包括X射线在内的短波长领域。  研究团队利用X线自由电子激光设备(SACLA:SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser )去除围绕原子核旋转的电子中最靠近原子核的一个电子,通过几乎同时射入的弱X射线,成功激发了被称为傅立叶极限的理想激光。  报道称,该研究成果的意义还在于,利用作为导线的铜箔可实现理想的X射线激光器,预示了将来使用电路板铜线实现X射线激光器的可能性。
  • 美造出最小和最高效的无阈值激光器
    美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员制造出迄今最小的室温纳米激光器以及一台效率很高的无阈值激光器,能让所有光子都以激光形式进行发射,不浪费任何光子。   所有激光器都需要源于外部特定数量的抽运功率来发射相干光束或激光。产生激光还必须满足阈值条件,也就是相干输出要大于产生的自发辐射。然而,激光器越小,达到发射激光的阈值所需的抽运功率越大。为了解决这一问题,科学家们为新激光器设计了一种新方法,使用共轴纳米腔内的量子电动力效应来减轻阈值限制。该激光腔包含有一个被一圈金属镀层所包裹的金属棒,通过修改该激光腔的几何形状,科学家们制造出了这种无阈值激光器。   新设计也使他们制造出了迄今最小的室温激光器。新的室温纳米尺度的共轴激光器比两年前《自然—光子学》杂志介绍的最小激光器小一个数量级,整个设备的直径仅为半微米。   这两台激光器需要的操作功率都非常低,这是一个重要的突破,这些小尺寸且超低功率的纳米激光器可成为未来微型计算机芯片上的光学电路的重要元件。这些高效的激光器可被用于增强未来光子通讯使用的计算芯片的能力,光子通讯领域需要使用激光器在芯片上遥远的点之间建立通讯链接。这种激光器需要的抽运功率更少,也意味着传送信息需要的光子数量也更少。   参与该研究的雅可布工程学院的Mercedeh Khajavikhan认为,这种无阈值激光器还能被缩小,这使其能从更小的纳米设备捕获激光,因此能被用于制造和分析比目前激光器发出的光波波长更小的超材料。超材料的应用范围从能看见单个病毒或DNA分子的超级镜头到能让物体周围的光弯曲使它“隐身”的隐形设备。(黄健)
  • 激光器光束质量分析检测技术介绍
    如今,激光器已经广泛应用于通信、焊接和切割、增材制造、分析仪器、航空航天、军事国防以 及医疗等领域。激光的光束质量无论对于激光器制造客户还是激光器使用客户都是重要的核心指标之 一。许多客户依赖激光器的出厂报告,从而忽略了对于激光器光束质量测试的重要性,往往在后面激 光器使用过程中达不到理想的效果。通过下方的对比图可以看出,同样的功率情况下(100W),如果焦点产生微小的漂移,对于材 料加工处的功率密度足足变化了 72 倍!所以,激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测,如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等,都是非常必要的。我公司对于激光光束质量的测试有着丰富且**的经验,对于不同波长、不同功率、不同光斑大小的激光器都可以提供具有针对性的测试系统和方案。相机式光束分析仪相机式光束分析仪采用二维阵列光电传感器,直接将辐照在传感器上的光斑分布转换成图像,传输至电脑并进行分析。相机式光斑分析仪是目前使用*多的光斑分析仪,可以测试连续激光、脉冲激光、单个脉冲激光,可实时监控激光光斑的变化。完整的光束分析系统由三部分构成:(1)相机针对用户激光波长以及光斑大小不同的测量需求,SPIRICON 公司推出了如下几类面阵相机:● 硅基 CMOS 相机通常为 190nm ~ 1100nm;● InGaAs 面阵相机通常为 900 ~ 1700nm;● 热释电面阵相机则可覆盖13 ~ 355nm 及 1.06 ~ 3000μm。相机的芯片尺寸决定了能够测量的光斑的*大尺寸,而像素尺寸则决定了能够测量的*小光斑尺寸;通常需要 10 个像素体现一个光斑完整的信息。相机型号SP932ULT665SP504S波长范围190-1100nm340-1100nm芯片尺寸7.1×5.3mm12.5×10mm23×23mm像.大.3.45x3.45μm4.54×4.54μm4.5x4.5μm分.率2048x15362752×21925120×5120相机型号 XC-130 Pyrocam III HR Pyrocam IV波长范围900-1700nm13-355nm&1.06-3000µ m13-355nm&1.06-3000µ m芯片尺寸9.6*7.6mm12.8mm×12.8mm25.6mm×25.6mm像元大小30*30um75µ m×75µ m75µ m×75µ m分辨率320*256160×160320×320灵敏度64nw/pixel(CW)0.5nJ/pixel(Pulsed)64nw/pixel(CW) 0.5nJ/pixel(Pulsed)饱和度 1.3 μW/cm2 @ 1550 nm3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2(50Hz))3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2(50Hz)) (2)光束分析软件Spiricon 光斑分析软件BeamGage 界面人性化,操作便捷, 功能强大,其Ultra CAL**逐点背景扣除技术,可将测量环境中的杂散背景光完全扣除掉,使得测量结果真实,得到更精准的ISO 认证标准的光斑数据(详情见 ISO 11146-3-2004)。(3)附件针对用户的特殊要求或者激光的特殊参数设定,SPIRICON 公司推出了一系列光束分析仪的附件,如:分光器、衰减器、衰减器组、扩/缩束镜、宽光束成像仪、紫外转换模块等等。对于微米量级的光斑,传统面阵相机受到像素的制约,无法成像或者无法显示完整的光斑信息。我们有两类光束分析仪可供选择。狭缝扫描光束分析仪NanoScan 2s 系列狭缝扫描式光束分析仪,源自2010 年加入OPHIR 集团的PHOTON INC。PHOTON INC 自 1984 年开始研发生产扫描式光束分析仪,在光通讯、LD/LED 测试等领域享有盛名。扫描式与相机式光斑分析仪的互补联合使得OPHIR 可提供完备的光束分析解决方案。扫描式光束分析是一种经典的光斑测量技术,通过狭缝 / 小孔取样激光光束的一部分,将取样部分通过单点光电探测器测量强度,再通过扫描狭缝 / 小孔的位置,复原整个光斑的分布。扫描式光束分析仪的优点 :● 取样尺度可以到微米量级,远小于 CCD 像素,可获得较高的空间分辨率而无需放大;● 采用单点探测器,适应紫外 ~ 中远红外宽范围波段;● 适应弱光和强光分析;扫描式光束分析仪的缺点 :● 多次扫描重构光束分布,不适合输出不稳定的激光;● 不适合非典型分布的激光,近场光斑有热斑、有条纹等的状况。扫描式光束分析仪与相机式光束分析仪是互补关系而非替代关系;在很多应用,如小光斑测量(焦点测量)、红外高分辨率光束分析等方面,扫描式光束分析仪具备独特的优势。自研自产的焦斑分析仪系统及附件STD 型焦斑分析系统● 功率密度 / 能量密度较大,NA 小于 0.05(约 3°),且焦点之前可利用距离大于 100mm,应当考虑使用本型号。● L 型焦班分析系统的标准版,采用双楔,镜头在双楔之间。● 综合考虑了整体空间利用率、对镜头的保护等因素。● 可进一步升级成为双楔在前的型号,以应对特别大的功率密度 /● 能量密度。● 合适用户 : 科研和工业的传统激光用户,高功率高能量激光用户, 超长焦透镜用户,小 NA 客户。02 型焦班分析系统● 功率密度 / 能量密度较小,或 / 和 NA 大于 0.05(约 3°),或 / 和焦点之前可利用距离小于100mm,应当考虑使用本型号。● 比 STD 更好调节;物镜更容易打坏。● L 型焦班分析系统,采用双楔,镜头在双楔之前。如遇弱光,可定制将双楔换为双反射镜。● 02 型机架不用匹配镜头尺寸,通用,可按需选择镜头。● 非常方便对焦。● 合适用户 : 使用小于 100mm 透镜甚至显微镜头做物镜的用户(表面精密加工);LD/ LED+ 微透镜的生产线做质检附件STA-C 系列 可堆叠 C 口衰减器&bull 18mm 大通光孔径。&bull 输入端为 C-Mount 内螺纹,输出端为 C-Mount 外螺纹。&bull 镜片有 1°倾角,因而可以堆叠使用。&bull 标称使用波段 350-1100nm。VAM-C-BB VAM-C-UV1 可切换式衰减模组&bull 18mm 通光孔径。&bull 标准品提供两组四片可推拉式切换的中性密度滤光片。&bull 用于需要快速改变衰减率的测量过程。&bull BB 表示宽波段,即 400-1100nm,提供 1+2、3+4 两组四片中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350-400nm,提供 0.1+0.2、0.3+0.7 两组四片中性密度滤光片镜组。LS-V1 单楔激光采样模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull 内置单片 JGS1 熔石英楔形镜采样片,易于拆卸和更换的楔形镜架。&bull 标称使用波段 190-1100nm。其他波段可定制。&bull 633nm 处 P 光采样率 0.6701%;S 光采样率 8.1858%。&bull 355nm 处 P 光采样率 0.7433%;S 光采样率 8.6216%。&bull 前端配模组母接口;后端配模组公接口及 C-Mount 外螺纹接口。DLS-BB 双楔激光采样模组&bull 15mm 通光孔径,体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片,无需考虑偏振方向。&bull 标称使用波段 190-1100nm,其他波段可定制。&bull 633nm 处采样率 0.05485%。&bull 355nm 处采样率 0.06408%。&bull 后端可配 C-Mount 外螺纹接口。SAM-BB-V1 SAM-UV1-V1 采样衰减模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull BB 表示宽波段,即 400-1100nm,提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350-400nm,提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 前端配模组母接口;后端配 C-Mount 外螺纹接口。DSAM-BB DSAM-UV1 双楔采样衰减模组&bull 15mm 通光孔径,体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片,633nm 处采样率 0.05485%;无需考虑偏振方向。&bull BB 表示宽波段,即 400——1100nm,提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350——400nm,提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 后端配 C-Mount 外螺纹接口对于大功率激光器客户,如增材制造应用以及光纤激光器客户,我们还有专门的光束分析仪系统BeamCheck 和 BeamPeek 集成 CCD 光束分析仪直接探测高功率激光的光斑,以及一台功率计用于实时监测测量激光的功率。特殊的分束系统使其可以直接用于高功率激光,极小部分功率被分配给光束分析仪进行光斑分析,而大部分功率由功率计直接探测激光功率。可在近场或焦点处测量。BeamCheck 可持续测量不大于600W 的增材加工激光,BeamPeek 体积更为小巧,可测量*大1000W 的增材加工激光不大于2 分钟,然后自然冷却后进行下一轮测试。 型号BeamCheck BeamPeek波长范围1060-1080nm532nm 1030-1080nm功率测试范围0.1-600W10-1000W可持续测试性持续测试焦点漂移准确度±50µ m接口方式GigE Ethernet仪器尺寸406.4mm×76.2mm×79.4mm
  • 科学家刷新纳米线激光器波长调谐纪录
    在国家自然科学基金纳米科技重大研究计划的重点项目等支持下,湖南大学教授邹炳锁领导的纳米光子学小组与美国亚利桑那州立大学教授宁存政领导的纳米光子学小组合作,成功演示了调谐范围从500到700纳米范围调谐的半导体激光芯片,创下了一个新的纳米线激光器调谐范围的世界纪录。相关文章发表在最近一期的《美国化学会杂志》上。   宽调谐的半导体激光器拥有许多从光谱技术、光通讯,到芯片原位的生物或分子检测的用途。但实现这样的激光器一直很困难,主要是外延生长的半导体微结构的晶格失配有限,不能大幅度成分调节,因而对半导体带边影响有限,而发光受制于半导体的带边,因此无法实现大范围调谐。邹炳锁领导的纳米光子学小组成员潘安练采用一维纳米结构生长技术,可以将晶格失配大部分驰豫掉或全部消除,这样,可能得到大范围成分调节的半导体纳米线或带。   纳米线沿一个方向布满整个基片,成分均匀变化,可以看到一个连续颜色可变的激光发射带。除了激射外,这样的合金半导体还可能在光伏太阳能电池、分子和生物检测等方面得到很大应用。   邹炳锁领导的团队近年一直致力于一维半导体纳米结构光子学研究,并在国内率先开展纳米线光波导和纳米激光器等方面的研究,处于国内领先和国际先进水平,在多功能半导体纳米结构光子学的研究上取得了多项重要的研究成果。如潘安练、邹炳锁等教授首次合成发光颜色可以在可见光波段可调的半导体合金纳米带和纳米线,率先实现光在纳米线内长程(百微米量级)光波导,实现了硫化镉纳米线常温下的受激发射现象等。小组成员陈克求教授、王玲玲教授等对一维波导理论的研究也取得了重要成果。该小组已有多篇论文在国际著名学术期刊上发表。
  • 物理所等二维纳米材料锁模全光纤激光器研究获进展
    p   超短脉冲激光具有峰值功率高、作用时间短、光谱宽等优点,在基础科学、医疗、航空航天、量子通信、军事等领域有着广泛的应用。特别是近年快速发展的飞秒光纤激光器由于结构简单、成本低、稳定性高以及便于携带等特点,表现出越来越广泛的应用前景。目前光纤锁模激光器,包括其它类型的固体激光器,要实现稳定的锁模运行,更多时候还得依靠可饱和吸收体,但由于可饱和吸收体所带来的激光损伤及损耗等问题,不仅制约着所能产生的激光脉宽与功率,也会影响到长期运行的可靠性。因此研究发展具有高损伤阈值及低损耗的新型可饱和吸收体,倍受激光专家及材料专家的关注。近十多年来,随着凝聚态物理与材料制备技术的发展,碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体等材料作为可饱和吸收材料相继成功地应用于激光锁模中,特别是新发展起来的二维纳米材料由于具备窄带隙、超快电子弛豫时间和高损伤阈值等特点,表现出优良的可饱和吸收特性,利用该材料的锁模激光研究也成为人们广泛关注的热点研究内容之一。 /p p   中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)光物理重点实验室L07组一直致力于超快激光的研究,近年来针对小型化飞秒激光的发展,先后实现了多类晶体及光纤激光的可饱和吸收被动锁模。通过使用脉冲激光沉积方法将锑化碲拓扑绝缘体材料均匀生长在拉锥光纤的表面所形成的可饱和吸收体,首次实现了光纤激光的混合锁模,得到了70 fs的输出脉冲结果。通过使用具备超短电子弛豫时间的二硫化钨作为可饱和吸收材料,结合减小拉锥光纤的纤芯直径,得到了67 fs锁模脉冲输出,验证了该混合锁模光纤激光具有脉宽更短、定时抖动更低等优点。此外针对暗孤子产生技术的限制,通过理论计算Ginzburg- Landau方程中光纤激光器的增益、损耗、色散和非线性等参数的关系,理论分析了暗孤子脉冲形成的动力学机制,获得了信噪比高达94 dB的结果,实验上实现了最宽光谱的暗孤子脉冲输出。 /p p   最近该研究组与北京邮电大学合作,将二硫化钨作为饱和吸收材料用于光纤激光锁模,进一步实现了脉宽246 fs的锁模脉冲激光输出,据知这是迄今为止过渡金属硫化物全光纤锁模激光器所产生的最短脉宽报道。相关结果发表在新出版的一期Nanoscale(2017, 9: 5806)上,并被该杂志选为Highlights进展作为Inside front cover论文刊出(如图所示),论文第一作者为刘文军,通讯作者为北京邮电大学教授雷鸣及中科院物理所研究员魏志义。 /p p   该项研究获得了科技部“973”项目(2012CB821304)及国家自然科学基金项目(批准号11674036, 11078022 和 61378040)的支持。 /p p   相关论文: /p p   [1] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, 70 fs mode-locked erbium doped fiber laser with topological insulator, Scientific Reports, 6 (2016) 19997. /p p   [2] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Mengli Liu, Ming Lei, Shaobo Fang, Hao Teng and Zhiyi Wei, Tungsten disulfide saturable absorbers for 67 fs mode-locked erbium-doped fiber lasers, Optics Express, 25 (2017) 2950-2959. /p p   [3] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, Generation of dark solitons in erbium-doped fiber lasers based Sb2Te3 saturable absorbers, Optics Express, 23 (2015) 26023-26031. /p p   [4] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Zhongwei Shen, Ming Lei, Hao Teng and Zhiyi Wei, Dark solitons in WS2 erbium-doped fiber lasers, Photonics Research, 4 (2016) 111-114. /p p   [5] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Ke Bi, Ming Lei and Zhiyi Wei, Tungsten disulphide for ultrashort pulse generation in all-fiber lasers, Nanoscale, 9 (2017) 5806-5811. /p p style=" text-align: center " img width=" 300" height=" 395" title=" W020170616579709764036.png" style=" width: 300px height: 395px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/9d1831a1-51e9-41cb-a069-261a0f0bc4cb.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图:Nanoscale(2017, 9: 5806)论文被选为该期Inside front cover论文刊出 /p p /p p /p
  • 手持测温应用激光篇|热成像在激光器制造、激光切割、焊接时如何应用?
    据激光加工专委会统计,2023年中国激光产业产值约980亿元,直逼千亿元大关。 据MRFR数据显示,预计2026年全球激光加工市场规模将达到61.1亿美元。 中国激光产业正处于成长期,预计2024-2029年,我国激光产业市场规模将以20%左右的增速增长,到2029年产业规模或超7500亿元。可见,激光产业有着巨大的市场潜力。激光技术市场需求已成为国内外企业重点关注的话题之一。我国激光技术的市场需求主要在哪里?中国激光技术目前已应用于光纤通信、激光切割、激光焊接、激光雷达、激光美容等行业,涉及多个领域,形成了完整的产业链。激光切割激光焊接激光美容比如在工业制造领域,激光已成为需求极大的一种工具。用户可利用激光束对材料进行切割、焊接、打标、钻孔等,这类激光加工技术已在汽车、电子、航空、冶金、机械制造等行业得到广泛应用。新能源汽车制造激光打标激光钻孔激光这个“潜力股”跟热成像有关系吗?在激光这个庞大的产业链中,激光器和激光设备两个环节的竞争尤为激烈。激光器是产生、输出激光的器件,是激光设备的核心器件。从激光器来看,光纤激光器由于具备电光转换效率高、光束质量好、批量使用成本低等优势,可胜任各种多维任意空间加工应用,成为目前激光器的主流技术路线,在工业激光器中占比过半。对此值得关注的是,在光纤激光器的生产质检过程中,热成像仪可以发挥极大的应用价值。比如在大功率光纤激光器的制造过程中,严重的缺陷会导致光纤熔接处异常发热,从而对激光器造成损坏或烧掉热点。因此,光纤熔接接头的温度监测是光纤激光器制造过程中的一个重要环节。使用红外热像仪可以实现对光纤熔接点的温度监测,从而判断产品质量是否合格。在光纤激光器生产质检中,热成像还可以如何发力?先简单了解下,光纤激光器的组成和工作流程:注解:单条激光的功率有限。在泵浦和合束器的双重加成下,激光的输出功率会变得更大。在上述流程中,热成像可以有如下应用:① 光纤熔接点质量监测光纤之间会有很多焊接点,光纤熔接处可能存在一定尺寸的光学不连续性和缺陷,借助热成像仪可以监测光纤熔接点的温度有无异常,判断熔接点是否存在缺陷,提高产品质量。② 泵浦检测泵浦在工作时会产生大量热量,其温度会直接影响芯片输出的激光波长,使用热成像仪可以对每台泵的来料进行质量检测,保证激光器质量。③ 合束器检测通过热成像仪,既可以判断合束器温度是否异常,也可以检测合束聚合后,输入和输出光纤受热是否均匀。
  • 我国与俄罗斯合作突破大功率激光器关键技术
    近日,受科技部委托,吉林省科技厅组织召开了大功率激光器技术研究国际科技合作项目验收会,邀请了北京、黑龙江、山东等省专家组成专家组,对项目进行了验收。专家组认为,该项目通过与俄罗斯知名院所合作创新,突破了千瓦级大功率激光器多项关键技术 在国内首次开发出连续输出千瓦级高效节能半导体激光加工机光源 实现了百瓦级质量激光输出。该项成果已在工业、医疗等重要领域获得了应用,取得了显著经济社会效益,并获国家科技进步二等奖。通过项目的实施,研究小组与俄罗斯合作方建立了长期稳定的合作机制,形成了良好的国际科技合作与交流环境,拓宽了合作渠道。
  • 科学家利用玻璃造出飞秒激光器
    科学家在玻璃基板上制造了千兆飞秒激光器。图片来源:瑞士洛桑联邦理工学院商业飞秒激光器是通过将光学元件及其安装座放置在基板上制造的,这需要对光学器件进行严格对准。那么,是否有可能完全用玻璃制造飞秒激光器?据最新一期《光学》杂志报道,瑞士洛桑联邦理工学院的科学家成功做到了这一点,其激光器大小不超过信用卡,且更容易对准。研究人员表示,由于玻璃的热膨胀比传统基板低,是一种稳定的材料,因此他们选择了玻璃作为衬底,并使用商用飞秒激光器在玻璃上蚀刻出特殊的凹槽,以便精确放置激光器的基本组件。即使在微米级的精密制造中,凹槽和部件本身也不够精确,无法达到激光质量的对准。换句话说,反射镜还没有完全对准,因此在这个阶段,他们的玻璃装置还不能作为激光器使用。于是,研究人员进一步设计蚀刻,使一个镜子位于一个带有微机械弯曲的凹槽中,凹槽在飞秒激光照射时局部可扭动镜子。通过这种方式对准镜子后,他们最终创造出稳定的、小规模的飞秒激光器。尽管尺寸很小,但该激光器的峰值功率约为1千瓦,发射脉冲的时间不到200飞秒,这个时间短到光都无法穿过人类的头发。这种通过激光与物质相互作用来永久对准自由空间光学元件的方法可扩展到各种光学电路,具有低至亚纳米级的极端对准分辨率。
  • 40年坚持,打通双折射双频激光器及干涉仪全技术链条
    双频激光干涉仪是先进制造业、半导体芯片制造等行业不可或缺的纳米精度的尺子,应用广泛。张书练教授团队(先清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,后镭测科技有限公司),以解决双频激光干涉仪关键技术为线,经近40年坚韧攀登,研究完成了“可伐-玻璃组装式单频氦氖激光器→双折射双频激光器→双折射双频激光干涉仪”的全链条技术,并批产。该技术开国内可伐-玻璃组装式氦氖激光器之先,吹制工艺或成历史。开国内外应力激光腔镜产生双频激光之先,解大频差和高功率不可得兼之难,频率差可以在1~40 MHZ范围选择而功率大于1 mW。双折射双频激光干涉仪测量70 m长度误差小于5 μm,非线性误差小于1 nm,测量速度高于3 m。1 研究背景激光干涉仪是当今纳米时代的长度基准,也是先进制造业(机床、光刻机,航空、航天等)制造的精度保证。制造精度和生产效率越来越高,对激光干涉仪的测量精度和测量速度提出了更高的要求。激光干涉仪的“激光”是(HeNe)氦氖激光器,至今无可替代。传统HeNe双频激光干涉仪存两个难点,成为瓶颈:1)国内外,我们之前,双频激光器靠塞曼效应产生两个频率,频率之差小(在3 ~ 5 MHz之间),频差越大激光功率越小,不能满足光刻机等应用的更大频率差要求(如10、20、40 MHz),频率差大,测量速度高,效率高;2)不论是单频还是双频激光干涉仪,国产还是外购,各型号都有几纳米甚至十几纳米的非线性误差,一直没有找到解决办法。通常,在单频激光器的光增益路径上加磁场后(塞曼效应)就变成双频激光器。可是,相当长的期间,购买到的大部分单频激光器因为常出现跳模,用于单频激光干涉仪时淘汰率很高,此外,加上磁场后单频并不呈现双频,双频激光干涉仪难有好的光源。经近40年坚持,研究打通了单频氦氖激光器→双折射双频激光器→双频激光干涉仪的全技术链条,批产,获得了广泛应用和认可。2 双折射双频激光器及干涉仪的关键和全链条技术2.1 双折射双频激光器置晶体石英片(图1a中的Q双面增透)或有内应力的玻璃元件(图1b中的M2右表面镀反射膜)于激光器谐振腔内,这些元件的双折射使激光频率分裂,一个频率分裂成两个频率,两个频率的偏振方向互相垂直(正交偏振)。反复实验证明,激光器可输出频率差大于但不能小于40 MHz两个频率。如果频率差稍大于40 MHz,在改变(调谐)激光频率谐振腔长(即用压电陶瓷1纳米一步“距”的推动M2改变激光谐振腔长)过程中看到的是一个频率振荡会陡然变成两个频率振荡,而前者功率陡然下降一半,刚升起的频率则获得同样的功率。继续调谐腔长,最早振荡的频率会陡然消失,而后起振的频率功率升高到最大。如果频率差小于40 MHz,两频率则有你无我。图2示出了频率差20 MHz时o光和e光的光强度此长彼消得过程。理论和实验一致。图1 激光频率分裂原理图。(a)晶体石英片Q于激光谐振腔内,(b)激光输出镜为M2右表面,对M2加力使激光反射镜内产生应力图2 频差20 MHz时的强烈模竞争。激光强度随腔长调谐(改变)的实验曲线。理论和实验一致图3给出了两个频率的频率差多大时,在频率轴上两个频率的共存区的宽度,也即两个频率差大小对应的共存频域宽度。曲线最左侧可见,在约40 MHz时,共存宽度迅速下降趋于0 Hz,也即小于40 MHz时,两频率之一熄灭,频率差消失。图3 实验测得的两个频率共存的频域宽度和激光频率差的关系2.2 双折射-塞曼双频激光器塞曼双频激光器的频率差一般在5 MHz以下,功率随频率差增大而减小,7 MHz时的激光功率仅0.2 mW以下。作者团队研发的双折射双频激光器频率差大于40 MHz,研制成的双折射-塞曼双频激光器可以输出百KHz到几十MHz的频率差,而功率不因频率差增大而改变,可以达到1.5 mW。双折射-塞曼双频激光器包括两项关键技术,先由双折射造成激光器频率分裂,决定了激光器输出为两个偏振正交频率以及它们的间隔(频率差)的大小。再因激光器上加了横向磁场,横向塞曼效应使增益原子分成两群——π群和σ群。π群和σ群光子的偏振对应双折射互相垂直的主方向,也即正交偏振的光“各吃各粮”,它们之间的相互竞争不存在了,无论频率差大小都能振荡。频率差可以是3、5、7、10、20、40 MHz或更大。2.3 内雕应力双折射-塞曼双频激光器提出了“内雕应力”的概念和产生双频的原理,即用窄脉冲激光器对激光腔镜表面或基片内部造孔(或穴),造成激光腔镜内的应力精确改变(图4所示),“雕刻”提高了频率差的控制精度。“内雕应力”双折射双频激光器不仅用于国产双频激光干涉仪,也用于运行中的光刻机的激光器替换。同时,提供了科研单位的科学研究。该激光器替换正在服役的光刻机的原有激光器,使光刻机机台误差由24 nm下降到6 nm。图4 内雕应力双折射-塞曼双频激光器。M2内部雕刻出的孔造成激光器的双频,磁条PMF1和PMF2消除激光器强模竞争2.4 可伐-玻璃组装式(无吹制)双频激光器国内,研制生产HeNe激光器历史很长,但我国一直靠吹制工艺制造氦氖激光器,而且不能制造可伐-玻璃组装式氦氖激光器。北京镭测科技有限公司研制成可伐-玻璃组装式单频氦氖激光器,功率大于1 mW,满足单频和双频激光器的需求。同时,这一技术将使整个国产氦氖激光器告别吹制,进入一个新的技术高度(如图5所示)。图5 可伐-玻璃组装内雕应力双频激光器(镭测科技提供)2.5 研制成的双频激光干涉仪技术指标作者强调的是,我们有了可伐-玻璃组装式激光器和双折射(内应力)-塞曼双频激光器,双频激光干涉仪有了强力的“心脏”,有了自主可控的基础。团队又全面设计干涉仪的光、机、电、算。时至今日,可伐-玻璃组装式双折射(-塞曼)双频激光器(非吹制)和干涉仪已批量生产,正在满足科学研究和产业的需求。中国计量科学院对双折射-塞曼双频激光干涉仪的测试结果:频率稳定度为10-8,分辨力为1 nm,非线性误差小于1 nm(图6所示),12小时漂移35 nm(图7所示),70 m长度测量误差小于5 μm。这些数据来自中国计量科学院测试证书:CDjx 2014-2352, CDjx 2018-4810, CDjx 2020-04463等。图6 双频激光干涉仪非线性误差图7 双折射-塞曼双频激光干涉仪12小时零点漂移3 展望在实现“可伐-玻璃组装式激光器”→“内雕应力双折射-塞曼双频激光器”→“双折射-塞曼双频激光干涉仪”全链条技术基础上,进一步发展各种规格的可伐-玻璃组装式激光器,以开拓双折射-塞曼双频激光干涉仪的应用深度和应用范围。
  • 首块激光器和光栅集成的硅芯片问世
    据美国物理学家组织网8月10日(北京时间)报道,新加坡数据存储研究所的魏永强(音译)和同事首次构建出一种由一个激光器和一个光栅集成的新型硅芯片,其中的光栅能让光变得更强并确保激光器输出1500纳米左右波长的光,而通讯设备标准的操作波长正是1500纳米。   光纤在传输数据时需要让不同波长的激光束同时通过,但这些不同波长的光波容易相互串扰,因此需要对激光器进行精确谐调,让其发出特定波长的光以避免这种串扰。使用光栅可以解决这个问题。   科学家们之前使用传统方法试图将一个激光器和一个光栅集成于一块硅芯片中,但都没有获得成功。激光器一般由几层半导体薄层构成,而光栅则由硅蚀刻而成,所有的材料都必须精确地对齐。传统的方法是,将激光器和光栅种植于一块独立的半导体芯片上,整个过程大约需要50多步,而且要求硅晶表面的粗糙度非常低,小于0.3纳米。   在新硅芯片中,激光器置于一面镜子和一个弯曲的光栅之间。光栅就像一块具有选择能力的镜子,仅仅将某一特定波长的光反射回激光器中,这样就制造出了一个光共振腔,使激光活动只针对特定波长,因此提供了通讯领域要求的精确性。   魏永强对这款新芯片进行测试后发现,其性能优异,发出光的功率为2.3毫瓦,而且只发出特定波长的光。   魏永强表示:“从实际应用角度来考虑,我们需要将多光源激光器集成在一块芯片上,因此将多个激光器和光栅整合在一块硅芯片上将是我们下一步面临的挑战。我们计划通过利用能处理更广谱波长的同样的光栅结构来按比例扩展最新的单波长激光器。新设备标志着我们很快就能对集成在单硅芯片上的通讯设备进行商业化生产。”
  • 海尔欣发布DFB-2000 半导体激光器屏显驱动新品
    DFB-2000是海尔欣推出的新一代DFB激光器驱动控制器,整合了全新设计的触摸屏UI界面,激光电流源,以及温度控制功能,极大的方便了用户的操作、使用及测量。海尔欣自主研发的电路,具有极低的电流噪声与极低的温度漂移,最适合精密光学测量。驱动器包含散热单元,TEC温度控制电路和低噪声电流驱动,支持外部任意波形的模拟信号调制,并将状态监控实时显示于驱动器触摸屏上。与QC750-TouchTM量子级联激光驱动器类似,考虑到激光器芯片的昂贵成本,海尔欣特殊设计的最大电流软钳制功能,可有效规避异常情况下大电流对激光管造成的损伤。除此以外,DFB-2000同时具备多种安全保护机制,zui大限度保证激光器的安全。该产品可被广泛使用在基于实验室和现场部署的多种近红外光谱测量系统,集成度高,稳定可靠。产品特色• 一体化集成电流源及温控驱动,功能完备• 温度控制驱动采用非PWM式的连续电流输出控制,大大延长TEC器件的使用寿命• 多种输出保护机制,确保芯片安全,如可调电流钳制、输出缓启动、过压欠压保护、 超温保护、继电器短路输出保护等• 最大电流软钳制功能,避免误操作大电流损坏激光管• 全液晶触控UI界面,便于用户操作使用及数据观测• 全自主研发,集成度高,性价比高参数指标电流源驱动性能 输出电流范围 10 ~ 250mA 漂移24hr(@25℃) 5V 模拟调制带宽 DC - 100kHz 缓启动时间 3 ~ 4s 电流噪声密度 (10kHz~100kHz@250mA) TEC最大控制电流 ±2A TEC最大控制电压 5V 最大热功率耗散 12W 设置温度范围 10 ~ 50℃ 控温范围 10 ~ 50℃ 控温稳定度 0.01℃(环境温度25℃恒温) 0.05℃(室温环境) 温度传感器类型 适用10 kΩ或20kΩ热敏电阻模拟外调制 输入阻抗 10 kΩ 调制系数 100mA/V ±1% 3dB带宽 DC -100kHz 调制电压范围 ±2.5V通用参数 供电电源 5V DC,15W (含电源适配器) 工作环境温度 10 ~ 40℃ 储存环境温度 -10 ~ 85℃ 输出接口 RS232通讯(含模块通讯线缆) 人机界面(含触控笔) 全液晶触摸屏显示与控制,报警,日志记录功能 尺寸(长*宽*高) 16.2×11.56×5.37 cm3 重量 <1.5kg结构尺寸(单位:mm)接口定义序号名称备注1. 液晶显示屏 显示界面,详见用户手册3. 旋转编码器微调电流、温度、快速开机等,详见用户手册232 通讯接口6. 电源接口供电输入8. 触控笔 方便进行屏幕操作 表1 壳体面板说明(部分)1. TEC+14. TEC-2. Thermistor13. Case3. NC12. NC4. NC11. LD Cathode5. Thermistor10. LD Anode6. NC9. NC7. NC8. NC注:可根据客户实际需要更改引脚定义。 表2 DFB发射模块接口说明(部分)界面视图(部分)图1 主界面1)激光器电流:显示了实际的激光器电流值。2)TEC温度:显示了实际的TEC温度值。3)激光器电流和TEC温度左边的选择按钮:一旦选中相应的选项可以用旋转按钮进行微调。4)激光器开关:控制激光器电流源开启/关闭。开启状态时开关为橙色,关闭状态时为灰色。图2 设备连接创新点:• 一体化集成电流源及温控驱动,功能完备 • 温度控制驱动采用非PWM式的连续电流输出控制,大大延长TEC器件的使用寿命 • 多种输出保护机制,确保芯片安全,如可调电流钳制、输出缓启动、过压欠压保护、 超温保护、继电器短路输出保护等 • 最大电流软钳制功能,避免误操作大电流损坏激光管 • 全液晶触控UI界面,便于用户操作使用及数据观测 • 全自主研发,集成度高,性价比高 DFB-2000 半导体激光器屏显驱动
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