1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 上海交通大学，IFSA协同创新中心，上海 200240
在光束传输控制中，反馈系统需要具有较高的角度分辨率，以达到自动准直的精度要求，此外还需要具备一定的角视场，以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案，在同一光学系统中实现了高精度和大视场两种角度分辨率的远场图像反馈系统。基于矩阵光学理论对远场图像反馈系统进行数值分析，给出了双焦透镜的等效传输矩阵，并分析了双焦透镜的角度分辨率和视场特性。设计并开展实验对基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案进行了性能演示，实验结果表明，高精度下的角度分辨率约为大视场下角度分辨率的6.9倍，与设计值（6.6倍）基本相符。
光学设计 高功率激光 自动准直 远场成像 矩阵光学
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院理化技术研究所 光化学转换和功能材料重点实验室, 北京 100190
4 中国科学院大学, 北京 100049
激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义，其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术，综述了目前具有实用前景的多类光限幅材料的研究进展，对无机半导体材料、共轭有机高分子、无机金属团簇、碳纳米材料、二维材料等5类材料做了重点介绍，探讨这些光限幅材料的发展前景，并介绍了相关材料在固态基质中器件化的研究现状。
光限幅 非线性光学 激光防护 optical limiting nonlinear optics laser protection
1 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100190
4 中国科学院半导体研究所全固态光源实验室，北京 100083
中国激光
2022, 49(11): 1116002
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京
3 齐鲁中科光物理与工程技术研究院, 济南
基于新型激光消融/切除机理, 中红外6.45 μm激光用于生物组织消融/切除时不但效率高, 而且附带损伤仅为微米量级, 其附带损伤区域与细胞尺寸相当, 是目前附带损伤最小的激光刀技术, 在精准医疗领域具有重要应用前景。文中对低附带损伤6.45 μm激光消融/切除机理、生物医学应用及6.45 μm激光国内外研究现状进行了综述, 并对其发展前景进行了展望。
6.45 μm激光 固体激光 精准医疗仪器 新型激光刀 高精度肿瘤手术 6.45 μm laser solid state laser precision medicine instrument new laser scalpel minimally invasive tumor surgery
1 中国科学院 理化技术研究所 中国科学院固体激光重点实验室，北京 100190；中国科学院大学，北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 中国科学院固体激光重点实验室，北京 100190
对多种全固态激光中的光谱合成技术进行了探讨和研究，包括光纤激光、Yb:YAG板条激光和半导体激光。对于光纤激光，探讨了基于单个多层介质膜（MLD）光栅、一对MLD光栅、多个体布拉格光栅三种衍射光学元件的光谱合成技术中色散造成的光束质量退化问题，指出子束光谱线型的二阶矩全宽决定了光束质量的退化量，但所允许的光谱宽度又依赖于具体的技术选择途径。进而比较了三种光谱合成方案的优缺点。对于固体激光，实验演示了基于Yb:YAG晶体的板条激光实现光谱合成的原理可行性。通过设计一个基于MLD光栅的振荡器内的光谱合成装置，实现了7束子激光最高241 W的光谱合成输出，合成后光束质量β因子约4.1，表明大功率Yb:YAG板条激光具有通过光谱合束技术实现功率进一步提升的潜力。对于半导体激光，提出并设计了大模场外腔半导体激光+快轴光谱合成的技术。实验演示了9个1 mm宽LD芯片沿快轴方向的光谱合成，用β因子评价合成后的光束质量，在慢轴方向β≈6.3，在快轴方向β≈1.6，表明快轴光谱合成造成的光束质量退化是完全可控的。
光谱合成 光束质量 板条激光 半导体激光 光谱线形 Yb:YAG spectral beam combing beam quality slab laser Yb:YAG laser diode spectral lineshape 强激光与粒子束
2020, 32(12): 121008
1 中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
自行研制出一种基于多程腔(MPC)技术的长纳秒脉冲532 nm Nd∶YAG调Q激光器。在重复频率为10 kHz时,采用MPC技术,将激光脉冲宽度从可调范围110~260 ns扩展到460~600 ns。在最短脉冲宽度为460 ns时,532 nm激光的输出功率为6.5 W。理论模拟了532 nm激光输出功率和脉冲宽度随基频激光功率的变化曲线,理论值与实验数据较好地吻合。这种长纳秒脉冲532 nm 绿光激光器对于工业和科学研究具有重要意义,如一些新材料的激光损伤特性研究。
激光器 多程腔 长纳秒脉冲 中国激光
2020, 47(12): 1201003
1 中国科学院固体激光重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京100190
2 中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室, 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京100049
半导体产业是高科技、信息化时代的支柱。光刻技术, 作为半导体产业的核心技术之一, 已成为世界各国科研人员的重点研究对象。本文综述了激光等离子体13.5 nm极紫外光刻的原理和国内外研究发展概况, 重点介绍了其激光源、辐射靶材和多层膜反射镜等关键系统组成部分。同时, 指出了在提高激光等离子体13.5 nm极紫外光源输出功率的研究进程中所存在的主要问题, 包括提高转换效率和减少光源碎屑。特别分析了目前已实现百瓦级输出的日本Gigaphoton公司和荷兰的ASML公司的极紫外光源装置。最后对该项技术的发展前景进行了总结与展望。
13.5 nm极紫外光刻技术 激光等离子体 极紫外光源 转换效率 光源碎屑 预脉冲激光 13.5 nm Extreme Ultraviolet Lithography (13.5 nm-E Laser-Produced Plasma (LPP) extreme ultraviolet source Conversion Efficiency (CE) light debris pre-pulse laser
1 中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
自行研制出钛宝石晶体抽运的波长为532 nm的全固态高功率激光器,实现了高功率、高转换效率的可调谐钛宝石激光输出。使用3列重复频率为1 kHz的激光二极管阵列对称式抽运Nd∶YAG晶体,通过调Q及腔内倍频,获得功率为37.8 W、波长为532 nm的抽运光,每个激光二极管的抽运脉冲包络内包含5个调Q脉冲,单脉冲宽度为90 ns,重复频率为5 kHz。采用该绿光抽运钛宝石晶体,获得733.5~871.1 nm波长范围内的连续调谐激光,在771 nm处获得的输出功率最大,为8.26 W,光-光转换效率高达42%,脉冲宽度为14 ns,30 min内输出功率稳定性优于±4.4%。
非线性光学 激光技术 钛宝石激光器 准连续 全固态 高效率
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
与传统的边发射半导体激光器相比,垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有光束质量好、阈值电流低、易于二维列阵集成和制造成本低廉等优点。近年来,以VCSEL为基础发展起来的电抽运和光抽运垂直外腔面发射激光器(VECSEL),在获得高的输出功率和光束质量的同时,可以通过在腔内插入光学元件,实现腔内倍频、波长可调谐和锁模等激光技术,在激光领域很有竞争力。本文介绍了面发射半导体激光器的结构、工作原理及性能优势,综述了其在高功率输出、可调谐技术、锁模技术等方面的研究现状与进展,探讨了该类型激光器的发展前景。
激光器 垂直腔面发射半导体激光器 电抽运 光抽运 高功率 可调谐技术 锁模技术 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 050006
