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《上海光机所低振荡宽带高色散镜研究取得进展 》

  • 来源专题：中国科学院亮点监测
  • 编译者： yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间：2018-10-12

  •         近期，上海光机所薄膜光学实验室在抑制色散镜震荡研究方面取得进展。课题组基于表面减反膜阻抗匹配设计思想，采用啁啾膜系加倾斜沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层，设计和制备了低振荡高色散镜，实现单个色散镜在680-920nm近240nm带宽范围内提供平坦的-200fs2群延迟色散。这是相同带宽范围内，群延迟色散量较大的设计结果，并首次实现单个雕塑结构低振荡色散镜应用于飞秒激光器系统进行色散补偿，激光脉冲通过低振荡色散镜2次，能够获得16fs超短脉冲输出。

    　　色散镜具有反射率高及色散补偿可精确控制等优点，是超强超短脉冲激光系统中重要的色散补偿元件之一。随着超强超短脉冲技术的不断发展，要求色散镜具有很宽的工作带宽和更大的色散补偿量。由于色散镜的带宽、色散量、色散震荡存在相互制约的关系，带宽和色散量的增加必然导致色散振荡的加剧，而色散振荡会严重影响实际应用中脉冲输出质量。传统的色散振荡多采用两个镜子色散曲线相互匹配来抑制。

    　　采用倾斜沉积雕塑结构SiO2膜层，折射率可调控至1.09（@800nm），能较好的匹配空气介质，从而降低色散振荡。通过离子束溅射工艺制备Nb2O5/SiO2高低折射率材料交错的啁啾膜系，并在此基础上沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层。将制备的获得单个低震荡宽带高色散镜应用于钛宝石激光器系统中，反射两次共提供-400fs2色散补偿，可将100fs的激光脉冲压缩至16fs。该研究发表在OpticalMaterialsExpress, 8(4)836 (2018)。

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相关报告

  • 《上海光机所在体布拉格光栅角度放大器研究方面取得进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-03-30
    • 上海光机所薄膜光学实验室和高功率激光单元技术实验室联合针对光束大角度偏转系统中的角度放大器——级联复用体布拉格光栅进行了优化设计，成功制备出了工作波长为1064nm的3块4通道复用体布拉格光栅，级联得到的角度放大器具有12个通道，各通道的衍射效率均达80%以上,并具有良好的偏振无关特性。将该角度放大器与小角度连续偏转放大器件如液晶光学相控阵相结合可实现光束在±45°角范围的一维空间大角度连续偏转。 　　非机械光束偏转技术广泛应用于激光雷达、自由空间光通信、高能激光系统等领域。大角度空域扫描在微波频段容易实现，而在近红外光波段，由于受到工艺水平及物理极限的限制，目前使用的单一器件如液晶光学相控阵(LCOPA)或者液晶偏振光栅等只能在小角度范围内连续偏转。为了实现高能激光系统中的空间大角度光束连续偏转，目前已有的一种方案是双LCOPA加体布拉格光栅的方法：第一层LCOPA通过对激光光束的小角度转向实现对全息光栅的照射部位选择，然后利用体布拉格光栅(VBG)实现激光光束的离散大角度偏转，最后利用LCOPA实现对出射光束偏转角度的精确控制和填充。目前，国际上关于VBG作为角放大器的研究除几项专利技术外，深入系统的理论研究和实验上的实现尚未见报道。 　　在该项研究中，研究人员综合考虑了光热敏折变玻璃的最大折射率调制范围、较小的吸收损耗和走离距离要求、多通道之间的串扰影响，以及激光发散角对体光栅衍射效率的影响等因素后，进行了角度放大器的多参数优化设计。理论分析结果表明，光热敏折变玻璃的最大折射率调制范围和激光光束的发散角是限制体光栅各通道最大衍射效率的主要因素。多块多通道复用体光栅级联的方式可以有效解决这一问题。此外，通过对称的光栅通道设计，每块4通道光栅只需搭建2套曝光光路，大大提高了复用体光栅的制备效率。将多次曝光和单次热处理得到的几块复用体光栅依次级联，实验上实现了-45°~45°的一维大角度离散偏转，各通道衍射效率达80%以上并表现出偏振无关特性。该项工作为基于复用体光栅的角度放大器的理论设计和实验制备提供了清晰详实的指导，对促进复用体光栅在光束大角度连续偏转系统中的应用具有重要意义，同时也为基于复用体光栅的二维角度放大器的实现奠定了基础。 　　该研究成果已被Optics Express [Optics Express, 2018, 26(19), 25336]在线发表，并作为当期亮点文章进行报道。
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  • 《长春光机所在锑化物高功率半导体激光器研究上取得突破性进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-10-17
    •         锑化物半导体激光可以实现1.8μm-4μm的中红外波段激光输出，具有体积小、效率高、电驱动直接发光等优点，是中红外激光技术领域的前沿研究热点，在红外光电技术、化学气体及危险品监测等领域具有重要应用前景，并可作为中红外光纤激光器的种子源和同带泵浦光源。然而，由于锑化物半导体材料较低的热导率和高空穴迁移率导致的侧向载流子泄露，使得锑化物半导体激光器效率低、光束质量差、温度稳定性差。         最近，长春光机所佟存柱研究员团队与中国科学院半导体所牛智川研究员团队合作，提出了锑化物微脊宽区波导结构，有效抑制了载流子侧向泄露和累积，将1.96？m波长的锑化物激光器最高能量转换效率由9.8%提高到30.5%，连续输出功率超过了1.28W，侧向光束质量改善了36%，阈值、温度特性和电流对远场的影响都得到明显改善，该研究为高亮度锑化物半导体激光器的实现提供了一种可行的技术方案，成果发表于Applied Physics Express,11, 032702 (2018)，被加拿大Advances in Engineering选为工程进展领域有创新性的重要科学论文 (Key Scientific Article)，并予以特别报道。         Advances in Engineering (AIE) 是一个成立于2005年的加拿大科技组织，旨在及时快速地将能够为人类造福的工程领域重要科学成果和创新技术在全球范围迅速传播，其主要的读者和受众是受过良好教育的工程和物理界科学家、教授和学生。AIE每周会经过国际专家顾问组高度筛选，从全球工程领域发表的文献中选出不到20篇的优秀论文进行特别报道，方向包括材料工程、化学工程、电子工程、机械工程、纳米技术、土木工程和通用工程，被选中的论文需要具有特殊的科学重要性并能够被广大科学读者所理解，入选率少于千分之一。AIE除受到全球主要研究机构的关注外，也被全球排名前50位的工程公司所链接，用于跟踪突破性科技进展。  　　该工作获得国家自然科学基金委重大项目“锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术”的资助。
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