8月4日，山西省科技廳頒發(fā)了2020年度山西省科學(xué)技術(shù)獎勵證書，光電研究所盧華東教授團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成的“利用非線性光學(xué)效應(yīng)提升全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器整體性能的關(guān)鍵技術(shù)”成果獲得了2020年度山西省技術(shù)發(fā)明一等獎。
2020年度山西省技術(shù)發(fā)明一等獎獲獎團(tuán)隊(duì)合影
全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器，具有高光束質(zhì)量、低噪聲、窄線寬以及高相干性等優(yōu)點(diǎn)，在原子物理、精密測量、激光雷達(dá)和激光制導(dǎo)等基礎(chǔ)研究及國防和軍事領(lǐng)域中有廣泛重要應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)單頻激光器因其單頻特性非常脆弱，極易受外界環(huán)境的干擾而出現(xiàn)多模或跳模現(xiàn)象；同時，固體激光器中嚴(yán)重的熱效應(yīng)直接限制激光器輸出功率的提升，而且隨著泵浦功率的提高，激光器增益加大、模式競爭加劇，嚴(yán)重破壞了激光器的單頻特性、功率和頻率穩(wěn)定性以及強(qiáng)度噪聲特性。因此，急需探索新的理論設(shè)計(jì)、技術(shù)和方法大幅度提升單頻激光器的整體性能。長期以來，國外產(chǎn)品一直壟斷著我國市場，對我國進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，尤其是對我國的國防領(lǐng)域?qū)嵭袊?yán)格禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。
在做實(shí)驗(yàn)的盧華東教授
由盧華東教授負(fù)責(zé)的老中青相結(jié)合的“全固態(tài)激光器”研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)國家需求和科技前沿的發(fā)展，經(jīng)過長期努力攻關(guān)，首次提出了激光器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器的長期穩(wěn)定單頻運(yùn)轉(zhuǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過有效補(bǔ)償熱效應(yīng)，一舉將單諧振腔單頻1064nm激光的輸出功率從33.7W提高到101W；將全固態(tài)單頻連續(xù)波綠光激光器的輸出功率從18W提升到30.2W，二者均是目前國際上同類激光器的最高指標(biāo)。通過反饋控制非線性光學(xué)效應(yīng)激光器2小時的功率波動由±0.59%降低到反饋后的±0.26%，1分鐘內(nèi)頻率漂移也從21.82MHz減小到9.84MHz，分析頻率1MHz以上的強(qiáng)度噪聲均降低到量子噪聲極限。結(jié)合腔內(nèi)鎖定標(biāo)準(zhǔn)具和非線性光學(xué)效應(yīng)的共同作用，激光器頻率連續(xù)調(diào)諧范圍擴(kuò)展到222.4GHz，同樣是目前國際上的最高指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一系列具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高功率低噪聲全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器，建立起激光器轉(zhuǎn)化基地并形成批量生產(chǎn)能力。提升了我國在精密光學(xué)儀器領(lǐng)域中的研制和開發(fā)水平，為我國在關(guān)鍵儀器實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，打破國外禁運(yùn)方面提供了強(qiáng)有力的支撐。
高功率低噪聲全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器
研制的高功率低噪聲全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器首先在量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山西大學(xué))得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)全部替代了國外產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中關(guān)鍵器件的國產(chǎn)化，有力推動了我國連續(xù)變量量子技術(shù)、原子物理等研究的快速發(fā)展。研制的激光器提供給中國航天科工集團(tuán)第三研究院第三十五研究所、解放軍*****部隊(duì)、中國空間技術(shù)研究院錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、北京空間機(jī)電研究所等單位使用。使用者均認(rèn)為項(xiàng)目組提供的激光器性能好、質(zhì)量高，對打破國外禁運(yùn)，提高關(guān)鍵器件國產(chǎn)化保障能力起到了重要的推動作用。研制的高功率低噪聲全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器提供給香港科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國科技大學(xué)等高校和科研單位使用。作為優(yōu)質(zhì)光源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冷原子俘獲、單光子源產(chǎn)生、全息顯示、中紅外寬調(diào)諧光參量振蕩器、紫外光源、鈦寶石激光器的研制等許多領(lǐng)域，獲得廣泛好評。
研究團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室
山西大學(xué)光電研究所創(chuàng)建于1984年，是我國最早從事量子科技和激光技術(shù)研究的單位之一。在近四十年發(fā)展歷程中，研究所充分發(fā)揚(yáng)“攀登奉獻(xiàn)”精神，形成一支由中科院院士、國家杰青、長江學(xué)者等各類國家級高端人才組成的老中青結(jié)合優(yōu)秀高新技術(shù)轉(zhuǎn)化團(tuán)隊(duì)。實(shí)驗(yàn)室被評為量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)學(xué)科被評為國家重點(diǎn)學(xué)科，科研團(tuán)隊(duì)被評為國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體，擁有物理學(xué)拔尖學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃2.0基地、物理學(xué)一級學(xué)科博士后流動站等平臺支撐、是我國量子科技和激光技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的重要基地之一。此次獲獎是研究所長期進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的最好體現(xiàn)，對推動我省乃至全國相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研用融合具有重要的示范作用，將會進(jìn)一步推動量子技術(shù)、激光技術(shù)等相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展。
研究團(tuán)隊(duì)部分師生照片
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