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成果簡介：主動(dòng)紅外夜視儀可以利用近紅外半導(dǎo)體激光器作為照明光源，星 光級(jí) CCD 作為圖像探測器，配合高倍變焦光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在夜間探測目標(biāo)的 目的。針對(duì)軍事和準(zhǔn)軍事以及民用的需求，研制系列的激光照明成像系統(tǒng)， 具有成本低、使用方便、空間分辨率高、晝夜適用、探測距離較遠(yuǎn)、能夠在 一定程度上識(shí)別目標(biāo)偽裝等特點(diǎn)。 項(xiàng)目來源：自行開發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：光學(xué)（激光夜視） 應(yīng)用范圍：公安、武警和邊防線監(jiān)控等應(yīng)用。

該種類型激光器因其為光纖激光器，具有傳統(tǒng)的固體激光器所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)。它在激光微加工和微制造工業(yè)有很大的市場份額，在激光雷達(dá)、生物醫(yī)療、激光通信等等工業(yè)領(lǐng)域都有顯著的市場。 1064nm 波長， 100mW 輸出平均功率， 30ps 脈沖寬度，高度均勻和穩(wěn)定的脈沖串。

多維曲面激光精密測量系統(tǒng)包括基于激光位移精密傳感器的測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集與分析軟件系統(tǒng)。能夠?qū)χ饼X輪、斜齒輪、圓錐齒輪和弧齒圓柱齒輪以及葉片、蝸輪、蝸桿等復(fù)雜曲面零件進(jìn)行非接觸式快速測量；軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面零件模型任意截面數(shù)據(jù)的提取與測量路徑自動(dòng)編程，并且對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行各項(xiàng)誤差分析。

依托國家重大儀器專項(xiàng)“高精度光梳成像分析儀應(yīng)用與工程化開發(fā)”（2012-2019年）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“超短脈沖激光隱形切割系統(tǒng)及應(yīng)用” （2018-2022年），在可見和近紅外波段實(shí)現(xiàn)了高光束質(zhì)量、高偏振消光比、抗環(huán)境干擾的超短脈沖輸出。期間，攻克了超短脈沖自穩(wěn)定鎖模技術(shù)、低非線性無畸變脈沖放大技術(shù)，解決了脈沖鎖模器件易受光致?lián)p傷這一制約超快激光發(fā)展和應(yīng)用的根本問題，成功實(shí)現(xiàn)了鎖模光纖種子源光路的永久免維護(hù)。項(xiàng)目開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)第三代半導(dǎo)體晶圓劃片激光器，在應(yīng)用單位進(jìn)行芯片封測量產(chǎn)，解決了機(jī)械劃片效率低、易崩邊的難題。項(xiàng)目開發(fā)的激光光源在THz光譜儀器、光子3D打印、非線性光譜成像、激光精密測量等領(lǐng)域進(jìn)行示范應(yīng)用。

1) 管材內(nèi)表面激光強(qiáng)化處理系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用YAG固體激光器，采用光纖導(dǎo)光，由于金屬材料對(duì)YAG激光的吸收率約為50～60%，所以泵筒不需要進(jìn)行黑化處理，可直接進(jìn)行激光淬火。采用管道機(jī)器人作為淬火執(zhí)行裝置，用工控機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，使系統(tǒng)具有很好的靈活性和實(shí)用性，而且造價(jià)低，使用方便，不受管長的限制。該系統(tǒng)獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

1. 痛點(diǎn)問題 線寬和頻率穩(wěn)定性是激光器的重要性能參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)更窄的線寬和更高的頻率穩(wěn)定性，通常會(huì)把激光器頻率鎖定在F-P腔或者飽和吸收譜等外部參考信號(hào)上，利用激光頻率與外部參考的差別產(chǎn)生誤差信號(hào)，將處理后的誤差信號(hào)反饋給激光器本身，進(jìn)而建立閉環(huán)反饋回路來壓縮激光器線寬。但是這種反饋控制都有一定的工作區(qū)間，一旦某些噪聲沖擊使得信號(hào)跳出工作區(qū)間，反饋系統(tǒng)便無法自行恢復(fù)，造成激光頻率脫離鎖定。這種激光跳鎖問題極大地降低了原子物理系統(tǒng)穩(wěn)定性、內(nèi)態(tài)調(diào)控的可靠性以及信息處理的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。 2. 解決方案 本軟著提供了一種成本低、可靠性高、易復(fù)制的激光器脫離鎖定后自動(dòng)恢復(fù)鎖定的方案。主要包含以下流程：檢測鎖定狀態(tài)并記錄自參考信號(hào)，如發(fā)生脫鎖則關(guān)閉反饋，根據(jù)自參考信號(hào)調(diào)節(jié)激光器輸出波長到反饋工作區(qū)間，重新打開反饋，重復(fù)以上過程直到重新鎖定。 合作需求 尋求基于原子物理的量子計(jì)算方向的企業(yè)開展業(yè)務(wù)合作。

本發(fā)明公開了一種激光器，包括半導(dǎo)體激光器、光學(xué)整形系統(tǒng)、 耦合反射鏡、反射鏡、平板電極對(duì)、放電腔、匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻電源、 尾鏡和輸出鏡，其特征在于：放電腔內(nèi)充有工作氣體；平板電極對(duì)平 行對(duì)稱放置于放電腔內(nèi)，其表面具有對(duì)半導(dǎo)體泵浦激光和輸出增益激 光的高反射特性；半導(dǎo)體激光為泵浦光，其中心波長與放電腔內(nèi)工作 氣體射頻放電后的氣體粒子吸收譜線相匹配，通過耦合反射鏡注入至 放電腔內(nèi)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、放電均勻、泵浦

光纖激光器和放大器是當(dāng)前國際上激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是我們的一個(gè)重要研究方向。光纖激光器和放大器是現(xiàn)代光通信的產(chǎn)物，是隨著光纖及通信技術(shù)的發(fā)展而崛起的一門嶄新技術(shù)。由于光纖激光器件與傳統(tǒng)的固體激光器件相比，具有低閾值、高效率，穩(wěn)定性和耐熱性能好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、重量輕，容易實(shí)現(xiàn)、性能價(jià)格比高，易于小型化、易于維護(hù)等明顯優(yōu)勢，它已廣泛應(yīng)用于光通信、工業(yè)加工、軍事和國防、激光醫(yī)療、光纖傳感、微波產(chǎn)生等諸多領(lǐng)域。 密集波分復(fù)用（DWDM）、光纖入戶中有線電視（CATV）網(wǎng)絡(luò)以

全元素快速定量檢測方法及綠色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測的需求。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 1、研發(fā)背景 在食品、藥品、冶金、煤炭、化工等各行業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場特定工業(yè)步驟上需要原料在線全元素監(jiān)測設(shè)備，以保證生產(chǎn)質(zhì)量，因此，都需要快速獲取其成分及元素信息的在線檢測系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)在線原料配比、工業(yè)品判別、質(zhì)量評(píng)價(jià)等過程管控，實(shí)現(xiàn)無人值守的智能化生產(chǎn)制造，節(jié)能增效，現(xiàn)在基本采用傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗(yàn)、抽檢、人為調(diào)配方式，難以精確生產(chǎn)、人為因素影響大、品質(zhì)難于保障。離線的全元素分析方法有氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜法等工序復(fù)雜，耗時(shí)長，無法實(shí)時(shí)指導(dǎo)在線生產(chǎn)。因此，不能滿足智能工廠和數(shù)字工廠對(duì)現(xiàn)場工藝的實(shí)時(shí)調(diào)控與質(zhì)量監(jiān)測等升級(jí)換代的需求，如智慧電廠對(duì)煤炭在線檢測和實(shí)時(shí)自動(dòng)配煤的需求、藥廠對(duì)于藥品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測和管控、食品安全方面農(nóng)殘等有害物質(zhì)的快速評(píng)測等。一直缺少相關(guān)全元素快速定量檢測方法及綠色技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測的需求。 針對(duì)不同行業(yè)的不同產(chǎn)品所涉及多種不同元素，特別是輕元素（Z<11）的快速實(shí)時(shí)定量檢測需求，本前沿技術(shù)依托脈沖激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜的綠色技術(shù)，解決全元素快速檢測的技術(shù)問題，開發(fā)快速全元素定量檢測智能光譜技術(shù)，從而解決智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵傳感器環(huán)節(jié)的產(chǎn)品需求，將在食品、藥品、煤炭、土壤、冶金等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，填補(bǔ)相關(guān)傳感器缺失的技術(shù)空白。 2、解決主要問題 瞄準(zhǔn)國家智能制造快速全元素檢測技術(shù)空白，針對(duì)煤電企業(yè)十三五規(guī)劃節(jié)煤降耗重大需求，注重理工結(jié)合，基于微區(qū)增強(qiáng)光譜理論及技術(shù)研制開發(fā)了在線煤質(zhì)分析儀。利用大介電常數(shù)限域理論及放電增強(qiáng)光譜技術(shù)部分抑制了基體效應(yīng)的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強(qiáng)度增加近10倍，光譜穩(wěn)定度提高了57%，實(shí)現(xiàn)了高精度光譜測量，解決了煤質(zhì)檢測準(zhǔn)確性低、穩(wěn)定性差的問題，進(jìn)而完成了高穩(wěn)定性全元素快速檢測光譜系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用【JAAS，2020】，建立了產(chǎn)業(yè)化基地。該系統(tǒng)可完成C、H、N、S在內(nèi)的50余種元素高精度快速定量分析，并給出煤熱值、灰分、揮發(fā)分、水分四大指標(biāo)。 3、創(chuàng)新性 技術(shù)創(chuàng)新：利用大介電常數(shù)限域理論及放電增強(qiáng)光譜技術(shù)部分抑制了基體效應(yīng)的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強(qiáng)度增加近10倍，光譜穩(wěn)定度提高了57%，實(shí)現(xiàn)了高精度光譜測量，解決了煤質(zhì)檢測準(zhǔn)確性低、穩(wěn)定性差的問題。 算法創(chuàng)新：依托智能算法，實(shí)現(xiàn)了六個(gè)月以上的穩(wěn)定監(jiān)測，有效的抑制了環(huán)境導(dǎo)致的信號(hào)變化。 技術(shù)先進(jìn)性：突破了激光激發(fā)穩(wěn)定性，算法魯棒性等重要問題，目前是目前市場上唯一可選的依托激光光譜技術(shù)的煤質(zhì)在線檢測設(shè)備，是全國第一臺(tái)安裝在電廠的在線激光煤質(zhì)監(jiān)測設(shè)備；是唯一已經(jīng)在工業(yè)化現(xiàn)場工作超過6年的工業(yè)化系統(tǒng)；唯一的算法穩(wěn)定性超過半年的工業(yè)化設(shè)備。 4、推廣應(yīng)用價(jià)值為該行業(yè)提供了綠色煤質(zhì)在線檢測解決方案，先后在華電國際集團(tuán)鄒縣、章丘等電廠裝機(jī)七套，打通煤電企業(yè)燃燒控制最后一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，每個(gè)機(jī)組可年均節(jié)能百萬元，總計(jì)節(jié)能千萬余元，并大大降低了元素檢測不當(dāng)導(dǎo)致的鍋爐事故率，將改變煤電行業(yè)的粗獷式運(yùn)行方式。該系統(tǒng)還將在海關(guān)、土壤、醫(yī)藥等民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，服務(wù)于“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略。