高功率高重频微秒脉冲钠信标激光研究

小型高重复频率全固态激光器关键技术研究的开题报告一、选题背景激光器是一种能够产生高功率、高精度光束的光学装置。

全固态激光器由于具有结构简单、易于操作、重复频率高等特点，近年来被广泛应用于科学研究、工业加工、医疗器械等领域。

特别是小型高重复频率的全固态激光器，更是在光刻、激光打标、光通信等多个领域得到了广泛的应用。

二、研究内容和目标本项目旨在研究小型高重复频率全固态激光器关键技术，围绕以下方面进行研究：1. 激光器的光学设计和优化，选用合适的光学元件，实现高效、稳定的激光输出；2. 激光器的泵浦方式研究，选择合适的泵源，提高激光器转换效率；3. 激光器的温度控制研究，保证激光器稳定工作，提高激光器的工作寿命；4. 激光器的光学模式和光束质量研究，保证激光器输出的光束稳定、单色化。

三、研究意义小型高重复频率全固态激光器具有结构简单、易于操作、重复频率高等特点，因此在多个领域具有广泛的应用前景。

本项目研究的成果将为激光器产业的发展做出重要贡献，同时也将对我国制造业的发展起到积极的推动作用。

四、研究方法本项目将采用理论研究和试验研究相结合的方法进行，具体研究流程如下：1. 对小型高重复频率全固态激光器的光学设计和泵浦方式进行理论分析和优化设计；2. 制备实验所需的高质量的光学元件和激光器样品；3. 对制备出的激光器样品进行试验研究，对激光器的输出功率、光束质量和稳定性进行测试和评估；4. 对实验结果进行数据分析和统计，总结出关键技术，提出进一步研究的思路和方向。

五、研究计划本项目计划分成三个阶段进行，每个阶段的主要研究任务如下：第一阶段：激光器光学设计和泵浦方式研究，完成激光器光路的设计、制作和泵浦方式选择；第二阶段：制备激光器样品和试验研究，完成激光器样品的制备和试验研究；第三阶段：数据分析和结果总结，对实验数据进行分析和总结，提出未来研究思路和方向。

六、预期成果本项目将取得以下成果：1. 小型高重复频率全固态激光器的光学设计和泵浦方式研究，提高激光器转换效率；2. 激光器的温度控制研究，提高激光器的工作寿命；3. 激光器的光学模式和光束质量研究，保证激光器输出的光束稳定、单色化。

纳秒序列脉冲高功率激光技术
谭石慈
【期刊名称】《华南师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1993(000)003
【摘要】本文报导一种产生纳秒量级(1～3)ns的高功率脉冲激光技术,把调Q、削波和光放大三个单元技术合为一体,用一个振荡器来完成,获得具有最大能量和良好稳定性的单脉冲激光或序列脉冲激光输出,文章对这种激光器的工作原理、理论及技术关键进行了论述并给出了简明的原理图解和实现线路.
【总页数】8页(P27-34)
【作者】谭石慈
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN248
【相关文献】
1.快中子脉冲序列的纳秒级时间检测 [J], 任勇;米德伶
2.纳秒和亚纳秒级固态器件高压脉冲源的研制 [J], 刘春平;龚向东;黄虹宾;李景镇
3.高功率激光整形脉冲波形控制技术 [J], 李海;梁樾;赵润昌;李平
4.“共腔多通道激光器”与“序列脉冲激光瞬态全息摄影仪”设计中的原理概念问题——同“序列脉冲激光瞬态全息摄影仪及其在工程技术中的应用”一文作者商榷 [J], 贺安之;阎大鹏
5.纳秒激光脉冲泵浦大孔径液芯波导产生纳秒超连续宽频带光源 [J], 张干生;周建英;李庆行;余振新
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纳秒脉冲激光在材料表面微纳加工中的应用研究激光技术作为一种高精度、高效率的加工工具，已经广泛应用于许多领域，如微电子制造、光电子学、材料科学等。

纳秒脉冲激光作为一种重要的激光加工技术，具有超快的加工速度和微米级以上的加工精度，因此在材料表面微纳加工中具有广阔的应用前景。

纳秒脉冲激光加工是利用激光在材料表面形成极高能量密度的瞬态过程，通过激光与材料之间的相互作用来实现对材料进行微纳加工。

在纳秒脉冲激光加工中，激光脉冲的能量密度、功率密度和时间尺度等参数都非常重要，它们直接影响着加工结果的质量和精度。

首先，纳秒脉冲激光加工可用于材料的刻蚀和切割。

纳秒脉冲激光能够在材料表面产生高能量密度的局部区域，使材料发生瞬态蒸发，从而实现刻蚀和切割。

通过调整激光脉冲的能量密度和扫描速度等参数，可以控制刻蚀的深度和尺寸，实现对微米级结构的加工。

其次，纳秒脉冲激光加工还可用于材料的表面改性。

通过控制激光脉冲的能量密度和扫描模式，可以实现对材料表面的表面熔融、再结晶和氧化等过程，从而改变材料的表面性质。

例如，在金属表面加工过程中，纳秒脉冲激光可以形成微米级的微凹坑结构，从而增加材料的表面积和表面粗糙度，提高其光吸收率和润湿性能。

此外，纳秒脉冲激光加工还可用于材料的微纳结构制备。

通过激光脉冲与材料之间的相互作用，可以在材料表面形成微纳米级的结构，如微孔、微凸起和微槽等。

这些微纳结构具有独特的光学、电学和力学性质，可以应用于光学元件、微电子器件和生物传感器等领域。

在纳秒脉冲激光加工中，加工参数的优化对加工质量和效率具有重要影响。

例如，激光脉冲的重复频率、波长和脉冲宽度等参数会直接影响到加工的速度和精度。

同时，对于不同材料的加工，需要针对性地设计与优化激光参数，以充分发挥纳秒脉冲激光的优势。

此外，纳秒脉冲激光加工还面临一些挑战和难题。

例如，在加工过程中产生的热效应和应力效应可能会对材料的性能产生不利影响。

因此，如何减小热效应和应力效应，以及实现高效、精确的加工仍然是一个研究的重点。

高功率脉冲激光的应用技术研究随着科技的不断进步，各种新技术不断涌现，其中高功率脉冲激光技术可谓是一种非常独特的技术。

高功率脉冲激光由于其高能量、高功率、高光束质量等优点，已经广泛应用于半导体加工、医疗仪器、科学研究等多个领域。

接下来，本文将结合现有的研究成果，探讨一下高功率脉冲激光在以上几个领域的应用技术研究。

一、半导体加工领域在半导体微电子工艺中，高功率脉冲激光已经成为一种重要的加工工具。

它可以实现非常精确的微加工，如通过激光去掉在芯片表面的较浅的层和光刻胶、在硅片表面去除氧化层的技术等。

与传统的机械加工方式相比，高功率脉冲激光加工的优点在于加工过程中不会导致物料热变形，所以加工精度相对较高。

同时，高功率脉冲激光的能量浓度很高，可以加工许多难以在微纳尺度以上制备的材料，例如可以在硅片上制作出纳米孔，这些纳米孔可以作为传感器的基础元件，并且可以广泛应用于生物学和化学学科。

二、医疗仪器领域高功率脉冲激光技术在医疗领域中也有很大的应用。

例如它可以在眼部手术中用来精确地切割组织，如角膜，其他更为复杂的手术也会利用高功率脉冲激光，如激光去斑、激光除毛等。

在这些操作中，精确的操作给患者带来更少的疼痛以及更快的康复时间，这些都大大提高了手术的成功率。

三、科学研究领域在科学研究领域，高功率脉冲激光用于研究类光子学和高强度超快光物理等领域，这些领域中对脉冲的需要就十分重要了。

例如，在类光子学中，高功率脉冲激光可以用来制造非常精细的有序周期性结构，同时通过改变激光功率和波长等参数，产生并研究类光子晶体现象。

另外，在高强度超快光物理领域，高功率的脉冲激光可以用来实现各种激光实验。

例如，可以使用高功率脉冲激光来产生高能量的带电粒子束，这些粒子束可以用于研究物质结构的变化和物质中电子、离子等元素对X射线产生的影响。

通过不同的实验技术及条件，可以探究更多与物质结构相关的问题。

在科技上的不断更新换代，高功率脉冲激光在各个领域中得到了广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。

高重复频率飞秒激光微纳加工中热效应的研究及应用高重复频率飞秒激光微纳加工中热效应的研究及应用Heat Accumulation in HighRepetitionRate Femtosecond Laser Micromachining and its Applications 一级学科: 光学工程学科专业: 光学工程作者姓名: 李毅指导教师: 王清月教授胡明列教授精密仪器与光电子工程学院 2012 年 5 月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名: 签字日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。

特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 导师签名:签字日期: 年月日签字日期: 年月日中文摘要飞秒激光微加工已经在很多领域得到广泛应用，传统飞秒激光微加工使用的多是低重复频率的飞秒光源，限制了其加工效率和速度。

高重复频率的飞秒激光可以有效解决这一问题。

但当激光脉冲的重复频率提高后，脉冲间的热积累会越来越显著，由此会带来严重的热效应问题。

本论文主要基于高重复频率的光子晶体光纤飞秒激光光源，研究高重复频率飞秒激光的热积累效应及其在微纳加工中的应用。

论文系统研究了高重复频率飞秒激光与金属、半导体、透明电介质相互作用的物理过程，获得了一系列具有参考价值的结果。

论文主要分为以下几个部分: 1，阐述高重复频率飞秒激光加工的研究进展及飞秒激光加工的一般理论。

高重频纳秒脉冲激光光子推进冲量特性研究于程浩;韩枭;李明雨;陈省【期刊名称】《激光杂志》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】随着激光推进技术的发展,激光辐照光压推进技术成为深空探测的推进技术热点。

目前激光光子推进以连续激光远距离传输辐照光压推进为主,而短脉冲激光具有峰值功率高的优势,因此,提出了一种纳秒高重频脉冲激光光子推进技术。

利用扭摆微冲量测量装置研究了高重频纳秒脉冲激光光子推进的冲量特性。

实验中谐振腔输出的激光波长为1064 nm,脉宽为160 ns,重频为10 kHz。

输出耦合镜采用反射率为90%的反射镜,实验过程中腔内对应的激光功率范围为144 W~414 W。

对于采集的扭摆原始数据采用局部滑动拟合方法,较好实现了数据的平滑降噪处理。

实验结果表明,光压冲量随输出激光功率的增加呈线性增加。

通过进一步计算,分别获得了单脉冲激光对应的光压冲量和脉冲时间内的平均光压推力。

研究成果为空间推进中的激光辐照光压推进技术的发展提供了技术参考。

【总页数】5页(P38-42)【作者】于程浩;韩枭;李明雨;陈省【作者单位】航天工程大学宇航科学与技术系激光推进及其应用国家重点实验室;中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.重频纳秒脉冲下有机玻璃电树枝老化特性的实验研究2.120kV下重频纳秒脉冲气体击穿特性研究3.重频纳秒高压脉冲下变压器油击穿特性的实验研究4.高重频皮秒脉冲激光对多晶硅的损伤特性研究5.纳秒脉冲激光斜入射辐照铝靶等离子体羽流及微冲量特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

创新技术奖丨新型高平均功率脉冲钠信标激光器技术研究2016年5月10日，第二届“中国光学工程学会科技创新奖”举行了颁奖仪式，分为“中国光学工程学会创新技术奖”11 项和“中国光学工程学会创新产品奖”6 项。

其中，技术奖一等奖 2 项、二等奖 4 项、三等奖 5 项；产品奖一等奖 2 项、二等奖 2 项、三等奖 2 项。

获得创新技术奖的有：深圳大学《飞秒激光与压力热扩散焊制备三维微电极关键工艺技术研究》获得创新技术奖一等奖；中国科学院半导体研究所《宽带微波信号产生与传输的光子技术》一等奖；西安理工大学《无线激光多业务综合通信系统》获得创新技术奖二等奖；中国工程物理研究院应用电子学研究所《新型高平均功率脉冲钠信标激光器技术研究》获得创新技术奖二等奖；中国科学院西安光学精密机械研究所《结构照明光学超分辨和三维层析显微技术》获得创新技术奖二等奖；哈尔滨工程大学《光纤陀螺核心器件高精度测试技术》获得创新技术奖二等奖；凌云光技术集团有限责任公司《微米级高速印刷视觉质量检测仪》获得创新技术奖三等奖；北方夜视技术股份有限公司《日盲紫外成像探测模组研制》获得创新技术奖三等奖；超精密加工技术国家重点实验室香港理工大学伙伴实验室《自动视差式三维在位精密表面测量系统》获得创新技术奖三等奖；长春新产业光电技术有限公司《355nm 稳频单纵模激光器》获得创新技术奖三等奖；北京大学信息科学技术学院《硅基集成 100Gb/s 相干接收及传输芯片技术》获得创新技术奖三等奖。

创新技术奖二等奖丨中国工程物理研究院应用电子学研究所《新型高平均功率脉冲钠信标激光器技术研究》人造信标是指利用地面上发射的特定激光器在大气层产生的人造导引星。

在天文学目标探测和成像领域，为了提高大型望远镜的成像分辨率，则需用人造信标对大气湍流引起的波前畸变进行探测和自适应光学校正。

人造信标通常包含两种：钠信标和瑞利信标。

由于钠信标产生高度位于大气层90km~100km，远高于早期应用的瑞利信标（高度10km~20km），能够为自适应光学系统提供全程大气畸变信息，因此是当前最为理想的人造信标。

中国研全固态激光钠信标激光器完成激光导星实验
激光导星发射现场（资料图）
实验组对激光器进行调试（资料图）
日前，中科院国家天文台联合理化所、光电所与三十米望远镜（TMT）项目总部专家一起，在国家天文台兴隆观测站成功进行了系列激光导星联合外场实验。

所谓激光导星，是指利用激光器技术，发射准确的钠黄光（波长589nm），激发90～100公里高度的大气层的钠层，所产生的人造“星像”或“信标”。

基于激光导星，配备自适应（AO）光学系统的望远镜，可以校正大气对原始星像的扰动，使得地基大型光学—红外望远镜对天体目标的观测达到口径衍射极限空间分辨率。

此次实验，重在检验中科院理化所自主研发的全固态激光钠信标激光器原理样机的物理性能指标，能否满足下一代巨型望远镜TMT的多层共轭自适应光学（MCAO）系统的使用要求。

为了达到实验目的，国家天文台会同理化所、光电所和TMT项目总体部专家，自2010年起组成了联合实验组，开展了多年分工协作。

此次在兴隆进行的实验，是对钠激光器原理样机性能能否满足TMT30多项技术指标要求的全面检验，诸多国内外专家都十分期待实验结果。

据了解，研制多套钠信标激光器及激光导星发射装置，并产生激光导星星群，是国家天文台参与TMT国际天文台建设（2014～2024）实物贡献的两项重要研发任务，是TMT/MCAO系统功能实现的关键，将有助于TMT实现在宽视场范围，改正大气扰动影响，达到30米口径衍射极限分辨率。

相较于哈勃空间望远镜，TMT的空间分辨率将提高10倍以上。

基于激光导星群的自适应光学，是今后大型光学—红外天文望远镜技术发展的必然趋势。

专利名称：一种高对比度纳秒级脉冲激光波形测量装置及测量方法
专利类型：发明专利
发明人：董军,夏彦文,卢宗贵,刘华,张波,曾发,孙志红
申请号：CN202111410010.9
申请日：20211125
公开号：CN114112076A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高对比度纳秒级脉冲激光波形测量装置，所述装置包括：光纤耦合器、光纤分束器I、可调光纤衰减器、光纤脉冲复制器、光纤分束器II、光纤准直器、能量计、半导体光电探测器、示波器和计算机；所述光纤分束器I连接光纤耦合器，光纤分束器I将待测激光分为能量相等的四束。

通过本发明公开的装置可以获取激光波形的不同截断部分的波形数据，最后将数据进行平均和拼接即可获得高对比度纳秒级脉冲激光波形。

本发明公开的激光波形测量装置能够实现实现高功率、高对比度纳秒级脉冲激光波形的测量，尤其适用于大型高功率激光装置复杂纳秒脉冲时间波形的精密测量。

申请人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
地址：621999 四川省绵阳市绵山路64号
国籍：CN
代理机构：中国工程物理研究院专利中心
代理人：刘璐
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