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激光技術日新月异 推动激光应用产业快速发展

點擊: 次來源:www.sptlaser.com 時間:2015-11-11

        激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。
 
  1960年,美国加州Hughes 实验室的Theodore Maiman实现了第一束激光。仅仅过了一年,激光就首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。1962年,半导体二极管激光器发明,这是今天小型商用激光器的支柱。1965年,第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。 1967年,第一台X射线激光器研制成功。1969年,激光用于遥感勘测,激光被射向阿波罗11号放在月球表面的反射器,测得的地月距离误差在几米范围内。1971年,激光进入艺术世界,用于舞台光影效果,以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。
 
C波段直线加速激光器
 
       1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器
  由此可見,從激光一出生開始,激光技術及激光應用的即被不斷地開拓,發展速度之快,令人咋舌。到目前爲止,激光仍然是研究領域的大熱門,以激光作爲核心衍生出很多研究方向。不僅如此,激光還作爲一種工具加速了其他高精領域的進展,下面OFweek激光網小編就來盤點近期和激光相關的科研進展。
 
  上光所薄膜损伤机制研究获进展   高输出激光更近一步
  高功率激光系統的輸出水平與薄膜元件的抗激光損傷能力密切相關。隨著鍍膜工藝的進步,起源于膜層中的缺陷在很大程度上得到了有效抑制。起源于基底的缺陷在薄膜元件激光誘導損傷過程中所起的作用日益突出,已成爲制約Nd:YAG激光基頻波長薄膜元件損傷阈值提升的關鍵因素。
 
  上海光機所中科院強激光材料重點實驗室借助飛秒激光微加工平台在石英基底上制作了特定大小的坑點缺陷(長度:~7um,寬度:~3um,深度:~1um)。對沈積在有飛秒激光加工坑點和常規基底上的減反射膜和高反射膜的激光誘導損傷行爲進行了研究與對比分析。
 
  研究結果表明,對于減反射膜而言,吸收性雜質缺陷在激光誘導損傷機制中扮演著極爲重要的角色。基底表面/亞表面的吸收性雜質缺陷在薄膜制備過程中向基底表面遷移並聚集成更大尺寸的雜質顆粒,進而與膜層發生耦合,誘導減反射膜元件在能流密度遠低于膜層本征激光損傷阈值的激光輻照下發生損傷。通過相應的技術手段(降低鍍膜溫度、鍍膜前基底酸洗等)可以有效抑制基底缺陷與膜層的耦合,從而提升減反射膜的抗激光損傷能力。
 
  大连物化所获世界最大晶体   激光材料增加重量级兄弟
  近日,中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部硅基太阳能电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员带领其团队利用升温析晶法,首次制备出了超大尺寸单晶钙钛矿CH3NH3PbI3晶体,尺寸超过2英寸(大于71 mm),这是世界上首次报导尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。
 
  具有鈣钛礦晶體結構的甲氨基鹵化鉛材料,由于具有很高的光吸收系數、很長的載流子傳輸距離、極少的缺陷態密度等優異性質,成爲優異的光伏材料、激光材料和發光材料。
  C波段射频加速达50MV/m    自由电子激光迎来大进展
  中國科學院上海應用物理研究所聯合中國電子科技集團第十二研究所(中電十二所)和上海三浩真空技術有限公司(三浩真空),經過長期的理論研究和技術攻關,成功研發了高梯度C波段射頻加速技術單元,在SDUV-FEL加速器平台上進行了該技術單元試驗研究,獲得了50MV/m的帶束加速梯度,實驗結果表明該技術研究取得重大進展。
 
  C波段射頻加速技術是國際上新發展起來的高梯度加速技術,在自由電子激光和醫用及工業應用加速器上有重要應用。2011年日本建成了8GeV的C波段直線加速器,帶束加速梯度爲35MV/m;瑞士和意大利也緊隨其後研制了自己的C波段加速結構,並正在建設用于自由電子激光和康普頓背散射光源的C波段加速器,在可查文獻記錄中,他們的高功率試驗加速梯度最高達到55MV/m,帶束加速梯度最高達到45MV/m。此次突破達到了世界最領先。
 
  单块非线性晶体高次谐波进展   激光窗口将更大
  自激光産生以來,人們已經利用非線性光學晶體材料中的各種非線性光學效應(倍頻、和頻、差頻等)成功的將激光的窗口擴大到深紫外、可見、紅外、太赫茲等範圍,並實現了寬帶相幹光源和超快脈沖激光。
 
       啁啾结构非线性光子晶体中产生的高次谐波
  課題組用中紅外飛秒脈沖激光器进行实验,当中红外的飞秒激光(脉冲宽度115 fs, 平均功率20 mW, 带宽3400-3800 nm, 重复频率1 kHz,峰值功率0.17 GW)进入啁啾结构的样品后,在输出端看到了一个非常亮的白光光斑,用光栅对输出光进行分光得到了0阶和-1阶的衍射光斑(图3),充分反映了从啁啾结构样品输出的光具有超连续宽带的可见光分布。经仔细的分析和计算,得到晶体内部的转换效率约为18%(可见光波段400-800 nm),远高于用强激光轰击原子气体和等离子体获得高次谐波的转换效率。其中,各阶谐波的转换效率分别为:四次谐波(850-950 nm)~0.7%, 五次谐波(660-850 nm)~4.5%,六次谐波(560-660 nm)~7.2%,七次谐波(485-560 nm)~5.1%,八次谐波(350-485 nm)~1.2%。实验结果表明,经过特殊的设计,高阶谐波的转换效率可远高于低阶谐波。
 
光纤激光器光子暗化测试
 
  光子暗化现象研究进展   光纤激光器可更稳定耐用
  武汉光电国家实验室光纤激光技術团队(FLTG)的李进延研究小组率先发现793 nm波长对掺镱光纤中光子暗化现象的有效漂白作用。该波长的LD相比于其他漂白波长LD,输出功率高达百瓦量级,成本低廉且尾纤尺寸多样,是消除高功率双包层掺镱光纤激光器中光子暗化现象的极有效途径。实验表明,超过68%的光子暗化附加损耗可被793 nm漂白,且该漂白作用具有可重复性;通过采用915 nm和793 nm LD同时泵浦掺镱光纤,80%的附加损耗可被抑制。以上均证明793 nm LD在掺镱光纤的功率稳定剂性能恢复方面发挥巨大作用。
  在掺铥光纤辐照加固研究方面,该研究小组研究了多剂量辐照下掺铥光纤的泵浦漂白特性。在伽玛辐射场对芯包比为10/130 mm的双包层掺铥光纤进行辐照,总剂量为50-675 Gy,辐照率为250 Gy/h。辐照后,掺铥光纤的斜率效率下降,且下降的幅度与剂量大小成正相关。经过泵浦源若干小时的持续泵浦,效率有着明显的回升,回升幅度与剂量成正相关。同时,光纤在可见光和红外光的吸收进行辐照后明显增加,增加量与剂量成正相关,在经过泵浦漂白后吸收系数恢复。此研究为辐照环境中对掺铥光纤进行辐照加固提供很好的参考。
 
       光子暗化现象测试
  激光技術日新月異,發展迅猛,同時也推動著以激光技術为核心的激光产业的快速发展。未来,激光技術还将有更大的进步。