这种KBBF晶体是用来做深紫外全固态激光器
这项工作中国科学院做了十几年,理化技术所许祖彦院士牵头的激光物理与技术研究中心,从上世纪六十年代开始一直一直从事激光物理与激光技术研究。取得了至少三项特别提气的重大成果,深紫外是其中之一。
(1)高能固体激光关键技术与系统技术:于2014年研制成功世界最高功率和最好光束质量的固体激光器
高能固体激光是国家重大战略需求,是当前国际激光技术研发的热点和难点。美国将高光束质量十万瓦级固体激光器列为重大里程碑,并采用相干合成技术实现了十万瓦级输出,但存在光束质量差等问题。本中心“十.五”期间在863和院重大项目支持下,国内首先突破kW级,并总结出了常规技术条件下“固体激光功率升高,光束质量非线性下降”的基础科学规律,研判出美国相干合成固体激光存在的问题,确立了不盲目跟随美国方案、走自主创新发展的原则。结合我国的技术基础与条件,提出了实现高光束质量高能固体激光的原创性方案。在院领导及机关的领导下,在由知名专家组成的专家顾问组指导下,统筹规划,协同创新,经科研人员的不懈努力,攻克了一系列关键技术,于2014年研制成功世界最高功率和最好光束质量的固体激光器,表明我国在这一国际竞争激烈的重要高技术领域,实现了弯道超车、后来居上,从“跟跑者”转变为“并行者”。同时,该激光器从材料、器件、制备工艺到光源系统均实现了国产化,自主掌握核心技术,真正具备了竞争和发展的主动权,拥有了进一步成为“领跑者”的能力。在此基础上,我们积极开展固体激光系统总体技术研究,提出了两个“一体化”系统集成创新思路,并研制出了固体激光系统样机,成功开展了外场实验,为固体激光系统发展奠定了基础。2013年7月国家主席习近平同志听取了该工作的汇报,并视察了缩比原理样机。
(2)高功率变频固体激光关键技术及应用
由固体激光技术结合非线性光学技术可发展一系列短波紫外、可见、短波红外到中红外的变频固体激光,本中心获得的主要成果如下:
钠信标激光:用于激发海拔100km大气电离层中的钠原子产生钠导引星,以之为信标,采用自适应光学技术可校正大气扰动,使大型地基望远镜获高分辨率。我们在国内率先开展了先进的微秒脉冲钠信标激光技术研究,达国际领先水平,并在加拿大UBC天文台成功完成了外场试验,被国际最大的三十米望远镜(TMT)项目评价为“巨大的进展”与“里程碑式的成功”,将我们列为钠信标激光领导者地位。白春礼院长祝贺:“理化所钠信标激光技术达到了世界领先水平,这将对我国相关领域的发展起到重要推动作用。这是中国科学院人的自豪,更是落实习近平总书记‘四个率先’的行动和体现” 。
短波紫外固体激光:在国防、精细加工等领域具有重要应用价值,但实用化高功率产生难度很大。提出了一条实现短波紫外激光的全新技术途径,研制出高功率短波紫外激光试验样机并应用,实现了从材料、器件到应用的研发创新链。
短波红外固体激光:是国家某大工程的核心光源。高功率高光束质量下波长调控是国际难题,经多年研究,发现了波长调控新机制,研制出了满足了大工程要求、指标国际领先的样机,是我国唯一一个世界领先的激光源用于国家装备。
(3)深紫外固体激光关键技术及应用
中科院理化所在国际上首先突破了大块KBBF深紫外晶体生长技术,并发现该晶体可倍频产生深紫外激光。由此本中心发明了其专利使用技术(KBBF-PCT),率先实现了直接倍频产生深紫外激光的先进技术,获得了财政部重大仪器专项、863、自然基金等支持,“十一五”成功研制出8类8台国际首创的深紫外科学仪器,达国际领先水平,开拓了深紫外前沿科学领域,入选2013年度“中国十大科技进展”。
深紫外晶体器件和光源入选了中国科学院十二五标志性重大进展。科学院特别指出:
深紫外全固态激光源的研制成功,引起国内外广泛关注,国外数十家著名的高校及科研院所纷纷向中科院提出购买或合作要求,为了发展我国自主科学仪器设备,促进我国深紫外领域科学技术前沿研究的发展,中科院暂时禁止相关技术出口国外
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