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單頻窄線寬激光的產(chǎn)生，主要依靠諧振腔的腔長。諧振腔腔長越長，所產(chǎn)生激光線寬越窄。但是由于半導(dǎo)體激光器的腔長天然短，很難產(chǎn)生量級上的變化，因此采用半導(dǎo)體發(fā)光的窄線寬激光器多采用外腔的方式實現(xiàn)。最通用的方式是用一段長光纖作為反饋腔，在光纖中用無源光柵作為反射鏡。這樣做優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)較容易，易于實現(xiàn)窄線寬。但是光纖的抗干擾設(shè)計難，無法實現(xiàn)大功率輸出。研發(fā)小尺寸、高可靠、低成本的窄線寬激光器是激光器發(fā)展的重要方向之一。本項目研發(fā)的微型化、高可靠、高功率、低成本的半導(dǎo)體外腔窄線寬激光器，其微型化指標(biāo)將滿足絕大多數(shù)光電系統(tǒng)和光電模塊的集成化需求，抗干擾，抗震動，溫度適應(yīng)性滿足工業(yè)化產(chǎn)品的高要求，低成本性滿足消費(fèi)級光電模塊應(yīng)用，高功率輸出滿足汽車電子，工業(yè)制造等高功率需求。本項目將研發(fā)完整的量產(chǎn)工藝，滿足單條產(chǎn)線月產(chǎn)50k個激光器的量產(chǎn)需求，從而將窄線寬激光器第一次普及到基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。 本項目的微型化半導(dǎo)體外腔窄線寬激光器，線寬可控制在2-100kHz，最大輸出功率500mW，可產(chǎn)生線性調(diào)頻信號，波長可定制即可。

本書概述了三維激光掃描技術(shù)的概念與原理,分類與特點(diǎn),研究現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域,闡述了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取方法與精度分析,簡要介紹數(shù)據(jù)處理的主要流程與基于點(diǎn)云的三維建模方法等.

短脈沖激光器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，但是隨著使用次數(shù)、時間的變化以及激光器本身性能的波動，造成輸出性能下降，更多地體現(xiàn)在能量的變化。這樣，就會造成與其配套設(shè)備性能的下降，甚至無法工作。如遠(yuǎn)距離激光測距機(jī)因激光能量的下降，造成測量距離變短等。傳統(tǒng)的激光能量計，測量口徑小、速度慢，無法滿足特定環(huán)境、設(shè)備的需求。

大功率復(fù)雜波形激光脈沖種子源主要用于產(chǎn)生高功率的復(fù)雜波形激光脈沖。在MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）系統(tǒng)中的輸出光脈沖，會因系統(tǒng)內(nèi)部的多次光放大而帶來波形劣化。克服該技術(shù)缺陷的主要手段是對種子光脈沖進(jìn)行整形，以修正最終的高功率脈沖波形。這要求種子源系統(tǒng)輸出的光脈沖能同時滿足大功率和復(fù)雜波形。 MOPA系統(tǒng)主要應(yīng)用于需要強(qiáng)激光脈沖的激光標(biāo)記、材料加工、或其它特殊領(lǐng)域，大功率復(fù)雜波形激光脈沖種子源是提升輸出激光脈沖質(zhì)量的核心技術(shù)。

幾年，隨著消費(fèi)電子（手機(jī)、智能手表等）、生物醫(yī)療需求的快速發(fā)展，尤其是代表下一代柔性移動顯示屏OLED的巨大應(yīng)用市場驅(qū)動下，超快激光精密微加工產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)迅速增長。與傳統(tǒng)的納秒長脈沖相比，脈寬小于15皮秒的超快激光器用于材料加工時，由于脈沖的持續(xù)時間短于材料的熱弛豫時間，在加工過程中避免熱效應(yīng)，基本不帶來附加損傷和毛刺，適合于微米乃至納米精度的超精細(xì)冷加工。超快激光的瞬間功率極大，幾乎可以和任何材料相互作用，因此適用于超快激光加工的材料范圍幾乎不受限制，尤其有優(yōu)勢的加工對象包括玻璃、藍(lán)寶石、陶瓷、太陽能薄膜、半導(dǎo)體晶圓、特種合金、精密醫(yī)療器件等。

本發(fā)明公開了一種雙波長可調(diào)諧摻銩光纖激光器，屬激光器技術(shù)領(lǐng)域。由泵浦源、摻銩光纖、泵浦光聚焦透鏡、分色鏡、激光準(zhǔn)直透鏡、兩個反射式體布拉格光柵（以下簡稱為ＶＢＧ）和寬帶介質(zhì)膜高反鏡組成。本發(fā)明利用兩個ＶＢＧ作為諧振腔端面反射元件，使兩個ＶＢＧ所對應(yīng)的反射波長同時起振，利用體布拉格光柵反射波長隨角度可調(diào)諧的特性，振蕩的兩個波長可分別獨(dú)立在幾十納米的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧，其調(diào)諧范圍的大小與ＶＢＧ設(shè)計參數(shù)有關(guān)。本發(fā)明有益效果是：適用于高功率運(yùn)行，且可進(jìn)一步升級為多波長同時輸出的激光器系統(tǒng)。

北京大學(xué)物理學(xué)院顏學(xué)慶教授和盧海洋研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組提出了激光驅(qū)動光子對撞機(jī)的新方案，該方案每脈沖可以產(chǎn)生3億個Breit-Wheeler事件，并且所產(chǎn)生的正負(fù)電子對發(fā)散角只有7度，具有非常好的準(zhǔn)直性。同時，背景噪聲可以得到有效抑制，信噪比高達(dá)1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”為題在線發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和量子電動力學(xué)理論，在一定條件下光子（能量）可以轉(zhuǎn)化成物質(zhì)，這對研究物質(zhì)的起因有重要的作用。相關(guān)的理論研究始于上世紀(jì)30年代，直到1997年美國SLAC實驗室才首次在實驗中觀測到多光子碰撞產(chǎn)生正負(fù)電子對的過程。然而，對于兩個高能光子的互作用過程，也就是常說的光子對撞機(jī)，到目前為止還未能在實驗中觀測到。在光子對撞機(jī)中，光子的互作用的次數(shù)與光子數(shù)目和光子互作用截面成正比，與光子束的脈沖寬度、兩束光子束的交疊面積成反比。在過去實驗中不能觀測到光子的互作用過程是因為已有伽馬射線源的流強(qiáng)和亮度還達(dá)不到要求。 近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，特別是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光強(qiáng)將可以達(dá)到1e23W/cm3以上。當(dāng)如此高強(qiáng)度的激光與物質(zhì)相互作用時，大部分激光能量被吸收并轉(zhuǎn)化成伽馬射線輻射源，如果可以有效控制伽馬射線的發(fā)散角，輻射的伽馬射線將會達(dá)到前所未有的流強(qiáng)和亮度。 團(tuán)隊研究人員在前期的工作中對產(chǎn)生超高亮度伽馬光源進(jìn)行了深入的研究，首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結(jié)構(gòu)靶中，縱向電場主導(dǎo)了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準(zhǔn)直性的電子束，當(dāng)這些電子束在橫向場中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時，電子就會在管道邊界處產(chǎn)生強(qiáng)伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角，因此可以獲得準(zhǔn)直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度，亮度比之前研究報道結(jié)果高出兩個數(shù)量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動光子對撞機(jī)產(chǎn)生正負(fù)電子對的方案設(shè)計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應(yīng)用于光子對撞機(jī)。理論計算結(jié)果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發(fā)正負(fù)電子對信號（>1e8）遠(yuǎn)高于現(xiàn)有測量技術(shù)的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過程，將提供激光驅(qū)動光子對撞機(jī)研究的新途徑，也將極大的促進(jìn)雙光子BW物理的發(fā)展。未來有望依據(jù)本方案建設(shè)基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應(yīng)用裝置。 北京大學(xué)物理學(xué)院博士后余金清為論文第一作者。顏學(xué)慶教授和盧海洋研究員為通訊作者。論文合作者還包括北京大學(xué)的陳佳洱院士、馬文君研究員，広島大學(xué)的T. Takahashi教授，高能物理所的黃永盛研究員。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)專項、挑戰(zhàn)計劃和中國博士后科學(xué)基金的聯(lián)合資助。相關(guān)模擬工作得到北京大學(xué)高性能計算平臺的支持。相關(guān)文章鏈接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

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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)可探測的距離較短。本項目提出開展基于垂直腔面發(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，大幅度減小車載激光雷達(dá)的體積和成本。