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高校科技成果盡在科轉(zhuǎn)云

當(dāng)前限制基于VCSEL的激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的主要原因是大部分VCSEL的發(fā)射功率較低，導(dǎo)致系統(tǒng)可探測(cè)的距離較短。本項(xiàng)目提出開(kāi)展基于垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光（VCSEL）光源模塊的固態(tài)激光雷達(dá)研究的新思路。VCSEL的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有利于并聯(lián)形成二維面陣結(jié)構(gòu)，一次性發(fā)射一整個(gè)面的激光光束，一次性獲得的信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)掃描式激光雷達(dá)。同時(shí)省去了機(jī)械掃描部分，結(jié)構(gòu)更加自由緊湊，大幅度減小車(chē)載激光雷達(dá)的體積和成本。

研究團(tuán)隊(duì)以釔鋁石榴石體系（YAG:Ce3+黃色熒光材料）和氮化物體系（CaAlSiN3:Eu2+紅色熒光材料）為研究對(duì)象，率先開(kāi)發(fā)出高導(dǎo)熱YAG:Ce3+基復(fù)相黃色熒光陶瓷，其在50W?mm-2的高光通量密度藍(lán)光激光激發(fā)下，仍能保持優(yōu)異的可靠性，該產(chǎn)品已與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)出汽車(chē)前照大燈。為了獲得高顯色指數(shù)的激光白光，通過(guò)考察晶粒擇優(yōu)取向、燒結(jié)助劑和組合燒結(jié)工藝等對(duì)材料致密化、微觀結(jié)構(gòu)的影響，首次制備得到致密的CaAlSiN3:Eu2+紅色熒光陶瓷。

本發(fā)明公開(kāi)一種全固態(tài)調(diào)Q倍頻無(wú)衍射激光器,包括光學(xué)平臺(tái),連續(xù)式輸出808nm波長(zhǎng)光束的半導(dǎo)體激光器,聚焦透鏡,平面鏡一,能夠吸收808nm波長(zhǎng)泵浦光并輸出1064nm波長(zhǎng)光束的工作物質(zhì),適用于1064nm波段的調(diào)Q晶體,適用于1064nm波長(zhǎng)倍頻的倍頻晶體,平面鏡二和軸棱錐,上述半導(dǎo)體激光器,聚焦透鏡,平面鏡一,工作物質(zhì),調(diào)Q晶體,倍頻晶體,平面鏡二和軸棱錐依次支撐定位于光學(xué)平臺(tái)上.采用上述方案后,本發(fā)明的全固態(tài)調(diào)Q倍頻無(wú)衍射激光器,可以在獲得達(dá)到較高的輸出功率,擁有良好的無(wú)衍射光束質(zhì)量的脈沖式Bessel光束的同時(shí)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)儀器,降低實(shí)驗(yàn)成本.

高性能的相干光源是基礎(chǔ)光物理研究和集成光子學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵前提之一。近年來(lái)，具有超高品質(zhì)因子的回音壁模式光學(xué)微腔已經(jīng)成為研究各種新型高效光源的重要平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)獲得了包括宇稱(chēng)-時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)激光、軌道角動(dòng)量激光和微腔光學(xué)頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致腔中激光場(chǎng)通常是等強(qiáng)度相向傳輸?shù)模瑖?yán)重阻礙了諸多光子學(xué)器件應(yīng)用的發(fā)展，例如單向光發(fā)射、全光寄存器和非互易光傳輸?shù)取Ｆ瘢@得具有單向性的回音壁微腔手征激光，通常需要直接打破光學(xué)諧振腔的幾何手征對(duì)稱(chēng)性。這種方法得到的激光方向性是固定的，難以動(dòng)態(tài)調(diào)控其出射性質(zhì)，且對(duì)諧振腔的形狀設(shè)計(jì)和工藝制備要求較高。

半導(dǎo)體激光器由于體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、軍事、科研以及家電等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大作用，已成為重要的基礎(chǔ)器件。 項(xiàng)目研制和開(kāi)發(fā)了半導(dǎo)體激光器系列產(chǎn)品，主要包括: 1、可調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器 激光器二極管(LD)發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后平行入射到外腔閃耀光柵上，經(jīng)光柵分光得到一級(jí)衍射光和零級(jí)光。一級(jí)衍射光反饋回外腔與有源區(qū)光場(chǎng)相互作 用，實(shí)現(xiàn)壓窄線寬、降低噪聲目的;零級(jí)光經(jīng)聚焦透鏡后作為輸出光，調(diào)整光柵 的角度可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的調(diào)諧。產(chǎn)品覆蓋從 762 到 795 納米(nm)各種波長(zhǎng)，輸出功 率 50~100 毫瓦(mW)，線寬<500 kHz，可用于工業(yè)測(cè)量、光通信、光信息處理、 激光光譜學(xué)等。2、外腔半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)通過(guò)調(diào)制激光器的外腔、激光管的注入電流等得到激光光譜信號(hào)，處理后得 到參考譜線中心頻率兩側(cè)極性相反的穩(wěn)頻誤差控制信號(hào)，將激光頻率鎖定在參考 譜線中心附近。激光穩(wěn)頻在精密干涉測(cè)量、光頻標(biāo)、光通信、激光陀螺及其精密光譜研究等 領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)三種激光穩(wěn)頻，將線寬限制在 100kHz 左右。主 要有:(1)飽和吸收鎖——鎖峰: 產(chǎn)品精度高且易于操作。利用飽和吸收峰將激光 器精確鎖在某一固定頻率上。(2)FP 腔鎖——鎖峰:產(chǎn)品使用非常方便。通過(guò)改變 FP 腔的腔長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)一定 范圍的波長(zhǎng)掃描。(3)PID 電路鎖——鎖邊:產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用，用于對(duì)精度要求不高的鎖頻應(yīng)用。 3、外腔半導(dǎo)體激光放大器 放大器可對(duì)入射激光進(jìn)行放大，同時(shí)保持注入光的偏振、線寬和波長(zhǎng)等物理特性不變。產(chǎn)品輸入光功率 10 mW~50 mW, 放大倍數(shù) 13dB, 輸出功率 500mW~ 1000mW,增益帶寬 30nm。

本測(cè)量?jī)x器適用于對(duì)大型工件的各種形狀位置誤差（如直線度、同軸度等）進(jìn)行測(cè)量，也同樣適用于為大型裝配與調(diào)整提供測(cè)量基準(zhǔn)。測(cè)量原理為：角錐棱鏡沿被測(cè)表面移動(dòng)時(shí)，被測(cè)表面的直線度誤差使角錐棱鏡與激光光束之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而使光束照射到接收裝置的位置發(fā)生變化，通過(guò)誤差評(píng)定軟件，得到直線度誤差。采用光纖準(zhǔn)直和移動(dòng)靶鏡無(wú)電纜連接是本測(cè)量?jī)x的顯著特點(diǎn)。

已有樣品/n該項(xiàng)目采用自主設(shè)計(jì)裝置和編寫(xiě)的軟件，實(shí)現(xiàn)嵌入式控制，能夠?qū)Τ堂}沖的脈沖寬度和相位做出精確的測(cè)量：波長(zhǎng)范圍：400nm-2000nm，脈沖寬度15fs-20000fs，重復(fù)頻率：同步測(cè)量-100MHz。目前國(guó)內(nèi)相應(yīng)的相應(yīng)設(shè)備均需盡快美國(guó)和德國(guó)產(chǎn)品，單機(jī)價(jià)格在15萬(wàn)元左右，且計(jì)算程序運(yùn)行電腦需要另配。該儀器與其他產(chǎn)品在性能相比接近的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)直接的控制與顯示。

可以量產(chǎn)/n波長(zhǎng)范圍905-1064nm、水平、垂直發(fā)散角<10度；直流輸出功率>5W;窄脈沖輸出功率>20W;光子晶體激光器模塊窄脈沖輸出功率>130W；并與傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器工藝相兼容。此外還開(kāi)展了808nm、980nm和1064nm等波段光子晶體激光器研究。“先進(jìn)半導(dǎo)體光子晶體激光器技術(shù)研究”獲得2013年度北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，光子晶體高功率高亮度激光器被評(píng)為“2014中國(guó)光學(xué)重要成果”。市場(chǎng)預(yù)期：半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核