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深紫外固态激光器

时间:2024-07-24 08:15:59 编辑:阿旭

深紫外固态激光源的装备

中国科学家利用独创、独有的深紫外技术和深紫外激光非线性光学晶体,已成功研制出深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光发射电子显微镜等8台深紫外固态激光源前沿装备,均为当今世界所独有的科研利器,居深紫外领域国际领先地位。 总投资1.8亿元人民币的深紫外固态激光源前沿装备研制项目,2008年启动实施以来进展顺利,现已研制成功的8台前沿装备还包括深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光光致发光光谱仪、深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪、基于飞行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪等国际领先水平的仪器设备,另外1台光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪研制工作也已基本完成,正在调试之中,多台仪器设备已初步用于前沿科学研究,并表现出优异的性能。 中科院整合麾下理化技术研究所、物理研究所、大连化学物理研究所、半导体研究所科研资源,在财政部专项资金支持下,设立深紫外固态激光源前沿装备研制项目,设计出从“材料-器件-装备-科学研究”完整研发体系。在成功研制8台重大仪器设备的同时,还搭建有深紫外非线性晶体和器件研制平台、深紫外固态激光器研发平台和深紫外应用仪器开发平台,核心器件深紫外晶体及器件已实现小批量生产,为仪器设备后续发展尤其是产业化工作奠定了基础。 深紫外固态激光技术突破是中国新型科学仪器研发的难得机遇。中科院在前期工作基础上,正组织专家进一步调研,一方面,将研制成功的8台仪器设备中技术成熟、具有市场潜力的发展为商品化仪器设备,推动中国高端科学仪器产业化;另一方面,进一步整合人才、技术力量,继续研发新型深紫外科学仪器和设备。

8台深紫外固态激光源装备有什么用

  陈创天:这一光源已经发现了很多重要的应用,并已经有了成功的范例。

  1) 真空紫外激光超高能量分辨率光电子能谱仪:借助这台激光光电子能谱仪的超高分辨率,我们能够更仔细地了解固体的特性,这将大大促进人们对固体材料中各种奇异电子特性的了解。

  2)推动193nm光刻技术的发展:193nm光刻技术是目前大规模集成电路制造业中的主流技术,在这一技术中,要求有两种光源:一种是照明光源,一种是高精度母版制作所需的相干光源。目前由于没有适合的全固态激光光源,因此多数使用电子束光刻技术,但效率低,成本高。如果能够获得100mW的193nm的全固态窄带宽相干光源,将有可能取代电子束用于集成电路母版制作。

  3)化学动力学研究:深紫外全固态激光源由于每个光子能量高,线宽窄,从而将在分子的激发光分解、自由基反应,超激发态分子等方面开拓新的研究领域。这一光源比现有的同步辐射、原子灯深紫外光源在能量分辨率、光子流密度、偏振特性等方面有很大的优越性。

  4)光电子发射显微镜:使用177.3nm的激光源,通过激发固态表面电子并使用磁场对电子路径的控制,并通过光电倍增管成像,将大大提高表面成像的分辨率和对各种图像的物理、化学内涵解释。

  以上只是目前能够预见的几个重要应用实例,我们相信,随着全固态深紫外激光光源的发展和技术的成熟,将会有越来越多的应用被发现,从而使这一光源在科学研究和高技术领域发挥越来越大的作用。


深紫外固态激光源的定义

深紫外全固态激光源指输出波长在200纳米以下的固体激光器,与同步辐射和气体放电光源等现有光源相比具有高的光子流通量/密度、好的方向性和相干性。 自上世纪90年代初开始研究深紫外非线性光学晶体和激光技术,经过20多年努力,在国际上首次生长出可直接倍频产生深紫外激光非线性光学晶体,并发明棱镜耦合技术,率先发展出实用化的深紫外固态激光源,使中国成为当今世界上唯一掌握深紫外全固态激光技术的国家。

紫外激光器的紫外激光器应用

紫外激光器(UV laser),主要应用于先进研究、开发和工业制造装备,同时广泛用于生物技术和医疗设备、需要紫外光线辐射的消毒设备。基于Nd:YAG/Nd:YVO4晶体开发的DPSS紫外激光器是微加工系统的绝佳选择,并且广泛用于印刷电路板和消费电子产品。目前,紫外激光器非常适合于科研、工业、OEM系统集成开发。科研方面,紫外激光器可以用于原子/分析光谱、化学动力学等方面的研究。工业方面,基于紫外激光器生产的磁盘的数据存储盘空间比蓝光激光器高出20倍。因此,日本计算机硬件制造商正在努力将紫外激光器和紫外激光管应用于计算机数据存储技术,以便大幅增加数据存储能力。未来,紫外激光技术将催生新一代纳米技术、材料科学、生物技术、化学分析、等离子体物理等学科的发展。紫外激光到红外激光,光电子技术将成为人类发展的根基,而紫外激光技术正成为新的研究和应用热点。

紫外激光器的分类

固体紫外激光器按泵浦方式分为氙灯泵浦紫外激光器、氪灯泵浦紫外激光器以及新型的激光二极管泵浦全固态激光器。固体紫外激光器光电转换效率一般较低,而LD全固态紫外激光器则具有效率高、重频高、性能可靠、体积小、光束质量较好及功率稳定等特点。由于紫外光子能量大,难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光,故实现紫外连续波激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生。全固态紫外激光谱线产生的方法一般有两种,一是直接对红外全固体激光器进行腔内或腔外3倍频或4倍频来得到紫外激光谱线;二是先利用倍频技术得到二次谐波然后再利用和频技术得到紫外激光谱线。前一种方法有效非线性系数小,转换效率低,后一种方法由于利用的是二次非线性极化率,转换效率比前一种高很多。晶体倍频可实现连续紫外激光,其光束形状为高斯型,所以光斑呈圆形,能量从中心到边缘逐渐下降。由于波长短和光束质量限制,光束可以聚焦在10微毫米量级范围。 气体激光器包括以脉冲方式工作的准分子激光器、以连续方式工作的离子激光器和氦-镉激光器以及金属蒸气紫外激光器。气体紫外激光器的波长依赖于所使用的气体混合物类型。准分子激光器是一种脉冲激光器,产生的光束呈非矩形,光束截面强度大致均匀且光斑边缘陡,其输出可使用掩膜技术来产生不同几何形状的光斑,也可使用全息术来产生具体的光束能量图样。准分子激光的产生可分3个过程,即:激光气体的激励过程、准分子生成反应过程和准分子解离过程。其激励方式有电子束激励、放电激励、光激励、微波激励和质子束激励等。不同活性物质产生不同波长的准分子激光,一般为紫外、远紫外和真空紫外波段。准分子激光器是二氧化碳激光器和YAG激光器之后的新一代激光器。其所发出的紫外短脉冲激光具有波长短、光子能量高等优点。常用的准分子激光器有ArF、KrCl、KrF等。激光脉冲频率一般在10~100Hz,有些特殊用途的能够达到1000Hz,平均功率一般在10~100W,脉冲宽度一般在ns量级。金属蒸气紫外激光器主要指铜蒸气紫外激光器,它产生波长为511nm和578nm的光,利用混频和倍频则可产生波长为255nm,271nm和289nm的紫外辐射。激光器光束分布服从高斯分布。气体激光器应用中的突出问题是设备占地面积大、可靠性有限、寿命短、高能耗和高费用。而且,准分子激光光束质量差,掩膜损失大。离子激光器和氦-镉激光器存在光束方向稳定性差的缺点。 20世纪80年代中期以来,半导体制造技术的发展以及与激光技术的结合,催生了半导体激光二极管,这类兼具半导体和激光器特性的激光源,具有更高的峰值功率和较低的能耗,且它的发射脉宽也较窄,本身不需要温度和光学补偿,比传统的发射光源具有明显的优势,并成为中紫外波段AlGaN发展的重点方向。因为该波段紫外辐射的激发效率最高,其输出效率也比较高。为了使紫外线辐射源更为实用化,半导体紫外二极管发展的一个方向是大幅缩小现有紫外激光器及其电源的体积和功耗,另一个方向是开发发射波长为280nm、功耗小于10mW的发光二极管以及发射波长为340nm、功耗小于25mW的激光二极管。

什么是科研成果

指科研人员在他所从事的某一科学技术研究项目或课题研究范围内,通过实验观察、调查研究、综合分析等一系列脑力、体力劳动所取得的、并经过评审或鉴定,确认具有学术意义和实用价值的创造性结果。它是科技工作者辛勤劳动的结晶,是人类重要的精神财富和物质财富;是一种具有特殊意义的生产力,也是衡量科学研究任务完成与否,质量优劣,以及科研人员贡献大小的重要标志。是国家的财富、智力的资源。

科研成果应符合以下三方面的条件:

1、科研成果应具有创造性、先进性,创造性是指前人所没有或国内外所没有的.理论上有新的创见,技术上有新的提高。先进性应该在成果的技术价值和技术水平上有所提高;

2、科研成果必须具有社会价值,并得到社会的公认。既要有实用性.又要符合科学规律.具备实施条件.满足让会要求.经济价值高;

3、科研成果必经过技术鉴定或评审。鉴定或评审应实行同行专家评议。认为合格,才能算作成果。


什么是科研成果

  指科研人员在他所从事的某一科学技术研究项目或课题研究范围内,通过实验观察、调查研究、综合分析等一系列脑力、体力劳动所取得的、并经过评审或鉴定,确认具有学术意义和实用价值的创造性结果。它是科技工作者辛勤劳动的结晶,是人类重要的精神财富和物质财富;是一种具有特殊意义的生产力,也是衡量科学研究任务完成与否,质量优劣,以及科研人员贡献大小的重要标志。是国家的财富、智力的资源。

  科研成果应符合以下三方面的条件:

  1、科研成果应具有创造性、先进性,创造性是指前人所没有或国内外所没有的.理论上有新的创见,技术上有新的提高。先进性应该在成果的技术价值和技术水平上有所提高;

  2、科研成果必须具有社会价值,并得到社会的公认。既要有实用性.又要符合科学规律.具备实施条件.满足让会要求.经济价值高;

  3、科研成果必经过技术鉴定或评审。鉴定或评审应实行同行专家评议。认为合格,才能算作成果。


美国在世界上最先进的科技都有哪些?

1、军工技术论武器装备的技术水平,美国是当之无愧的世界第一。小到单兵装备,达到重型战略运输机、核动力航母等,几乎在武器全领域内都全球领先。美国是全球唯一的超级大国,也是唯一的超级军事强国,在军工科技和武器装备方面自然也拥有无与伦比的优势。2、太空领域2021年6月17日,美国太空军司承认,美国正在开发定向能装备系统,以保持美国在太空领域的优势。美国太空军在积极推动太空武器装备研发的同时,还经常指责中俄等国制造“太空威胁”。据美媒报道,美太空军司令部司令日前称,中俄已研发足以瘫痪或摧毁美国卫星的武器,中国的外空能力对美构成紧迫威胁。3、人工智能领域人工智能是一种基础技术,可以用来帮助国家提高竞争力、生产力、保护国家安全、并帮助解决许多社会问题。世界各国正竞相发展人工智能技术。2019年月,总部位于美国华盛顿的智库 “数据创新中心” 发布了一份比较中国、美国和欧盟AI技术的报告。报告发现,尽管中国在AI技术上取得了很大进步,但美国仍然绝对领先,而欧盟则在很多指标上都落后了。4、芯片领域从1950年代开始,日本通过承接美国的半导体技术、集国家力量等方式发展半导体行业,从一开始落后美国,到追赶、再到赶超,日本半导体产业最后在上世纪八九十年代独领风骚,成就“芯片第一强国”的位置。面对日本半导体行业的崛起,美国采用企业调查、制定法律、对日本半导体产品价格监控、加收商品费用等多种方式打压日本半导体企业。在美国的出手下,日本半导体企业的技术优势和市场份额都被美企抢夺,1993年美国重掌半导体霸权。美国航母碾压世界美国的航母技术在二战中建立了优势地位,也是全球第一个掌握核技术的国家,并在第一时间将核技术应用于舰艇动力,深厚的技术积淀奠定了美国在核动力航母方面的绝对优势。美国拥有当今全球先进的核动力航母技术,也拥有全球最强大的航母舰队。美国海军现役11艘10万吨级的大型核动力航母,包括10艘“尼米兹级”和1艘“福特级”,此外,还有“福特级”的2、3号舰在建造中,2号舰“肯尼迪号”已经基本完成船体建造,不久即可下水。全球目前只有联合国“五常”和意、西、印、泰9个国家装备航母,美国一家装备的航母数量超过了其他所有国家之和,完全处于碾压般优势地位!以上内容参考:凤凰网-斥资2600亿,美国欲重掌芯片制造“话语权”!真实情况却让人意外以上内容参考:凤凰网-中、美、欧AI实力终极PK!中国进步巨大,美国仍然绝对领先以上内容参考:凤凰网-美国太空军司令承认美国正在研发太空定向能武器以上内容参考:凤凰网-美国军工技术全球领先,垄断大型核动力航母超半个世纪

全固态激光器的介绍

半导体激光器泵浦的固态激光器(LDPSSL)顾名思义是以 LD 或者 LD 阵列(Laser Diode Array,简写 LDA)作为泵浦源,以固体激光材料作为增益介质的激光产生装置。这种激光器核心部件没有液体(如染料、水等)或者气体(如一些惰性气体),常被称为全固态(或全固体)激光器(All Solid State Laser)。全固态激光器(DPL)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点,市场需求十分巨大。全固态激光技术是目前我国在国际上为数不多的从材料源头直到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一,具备了在部分领域加速发展的良好基础。

固体激光器的特性

固体激光器可作大能量和高功率相干光源。红宝石脉冲激光器的输出能量可达千焦耳级。经调Q和多级放大的钕玻璃激光系统的最高脉冲功率达10瓦。钇铝石榴石连续激光器的输出功率达百瓦级,多级串接可达千瓦。固体激光器运用Q开关技术(电光调制),可以得到纳秒至百纳秒级的短脉冲,采用锁模技术可得到皮秒至百皮秒量级的超短脉冲。由于工作物质的光学不均匀性等原因,一般固体激光器的输出为多模。若选用光学均匀性好的工作物质和采取精心设计谐振腔等技术措施,可得到光束发散角接近衍射极限的基横模(TEM00)激光,还可获得单纵模激光。