红外波段激光驱动极紫外光刻光源研究进展

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作者 吕天皓 宋艳洁 +3 位作者 宗楠 张申金 薄勇 彭钦军 《激光技术》 北大核心 2025年第3期328-335,共8页

激光驱动等离子体产生13.5 nm的极紫外光源,用于目前最先进的光刻机,而10.6μm CO_(2)气体激光是商用极紫外光刻机的驱动光源。固体激光由于插头效率高、输出功率/能量可扩展性强等优点,有望在未来成为新一代驱动光源。归纳了产生极紫... 激光驱动等离子体产生13.5 nm的极紫外光源,用于目前最先进的光刻机,而10.6μm CO_(2)气体激光是商用极紫外光刻机的驱动光源。固体激光由于插头效率高、输出功率/能量可扩展性强等优点,有望在未来成为新一代驱动光源。归纳了产生极紫外光源的激光-等离子体相互作用的物理过程,综述了10.6μm CO_(2)气体激光器、1μm和2μm固体激光3种红外波段激光在驱动等离子体产生极紫外光和光学系统方面的研究进展,讨论了1μm和2μm固体激光器作为驱动光源的优越性。在此基础上,对红外波段激光驱动极紫外光刻光源的研究前景进行了展望。 展开更多

关键词 激光物理 极紫外光刻光源 激光-等离子体作用 固体激光器 转换效率

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基于注入锁定技术的单频连续高功率1342 nm Nd:YVO_(4)激光器

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作者 周子涵 王志敏 +6 位作者 薄勇 张丰丰 赵文成 付莉 何汉星 崔大复 彭钦军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期114-120,共7页

研究了一种基于注入锁定技术的888 nm半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1 342 nm Nd:YVO_(4)激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1 342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO_(4)环形腔激... 研究了一种基于注入锁定技术的888 nm半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1 342 nm Nd:YVO_(4)激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1 342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO_(4)环形腔激光器进行种子注入,实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W,测量的线宽为41 MHz,调谐范围为1 341.677 4~1 341.802 5 nm。x轴和y轴的光束质量M2因子分别为M_(x)^(2)=1.30和M_(y)^(2)=1.23。实验结果表明:与先前文献报道的注入锁定1 342 nm可调谐激光的结果相比,所需种子功率大幅减小,输出功率也有所提升。 展开更多

关键词 Nd:YVO_(4)激光器 连续波 单频 可调谐 注入锁定

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光学元件激光预处理技术研究进展及其应用 被引量：1

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作者 张晶晶 杨峰 +5 位作者 寇洋 王灼寒 袁磊 高宏伟 薄勇 彭钦军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-14,共14页

光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低,现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”,亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现,用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理,可以有效... 光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低,现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”,亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现,用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理,可以有效提高光学元件的抗激光损伤能力。对激光预处理技术的提出背景、定性作用机理、定量理论模型及国内外技术应用现状进行了概述。并且介绍了一种可在薄膜制备过程中进行原位实时激光预处理的新型薄膜制备技术。最后指出,激光预处理技术作为一种无污染,可有效改善光学薄膜、光学玻璃、光学晶体元件损伤阈值的最有效方法之一,其作用机理、实用化、仪器化还有待进一步发展。 展开更多

关键词 激光预处理 光学薄膜 杂质和缺陷 激光损伤阈值

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基于光纤Bragg光栅F-P滤波器及复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器 被引量：4

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作者 韩文国 延凤平 +10 位作者 冯亭 程丹 李挺 白卓娅 秦齐 杨丹丹 张鲁娜 郭颖 王伟 关彪 张璇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1419-1426,共8页

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot(F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器... 提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot(F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1941.56 nm,光信噪比为55.8 dB,70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性,并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽,2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 单纵模 光纤光栅

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非线性光限幅材料原理、性能表征及研究进展 被引量：4

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作者 吕泽 方佑 +5 位作者 冯迢 宗楠 李云飞 张申金 谢政 彭钦军 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期625-639,共15页

激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义,其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术,综述了目前具有实用前... 激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义,其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术,综述了目前具有实用前景的多类光限幅材料的研究进展,对无机半导体材料、共轭有机高分子、无机金属团簇、碳纳米材料、二维材料等5类材料做了重点介绍,探讨这些光限幅材料的发展前景,并介绍了相关材料在固态基质中器件化的研究现状。 展开更多

关键词 光限幅 非线性光学 激光防护

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638nm、532nm激光泵浦的连续波翠绿宝石激光器 被引量：3

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作者 宋越 王志敏 +2 位作者 张丰丰 薄勇 彭钦军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期129-135,共7页

报道了一种高功率、高光束质量的755 nm连续波翠绿宝石激光器。首先,对比研究了638 nm激光二极管(LDs)和532 nm固体激光器单端泵浦的翠绿宝石激光器。当638 nm LDs作为泵浦源时,得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为3.9 W和19.7%。... 报道了一种高功率、高光束质量的755 nm连续波翠绿宝石激光器。首先,对比研究了638 nm激光二极管(LDs)和532 nm固体激光器单端泵浦的翠绿宝石激光器。当638 nm LDs作为泵浦源时,得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为3.9 W和19.7%。保持其他条件基本不变,将泵浦源换成532 nm激光器,得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为2.1 W和10.0%。结果表明利用638 nm LDs泵浦翠绿宝石可获得更高的激光功率和转换效率。此外,研究了638 nm LDs双端泵浦的翠绿宝石激光器,在755 nm处得到了6.2 W的连续输出功率,相应的光-光转换效率和斜效率分别为16.3%和24.2%,并且连续输出功率为5.0 W时的光束质量M2优于1.47,这是翠绿宝石激光器在近衍射极限下的最高连续输出功率。这种高功率、高光束质量的755 nm翠绿宝石激光器为连续波紫外激光器的研制提供了良好、稳定的基频源。 展开更多

关键词 翠绿宝石 连续波 端面泵浦 激光二极管

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紧凑高效型百瓦级2μm棒状Tm:YAG激光器 被引量：1

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作者 吴健宏 杜仕峰 +6 位作者 高昀 王海龙 陈玲芝 王志超 薄勇 崔大复 彭钦军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2027-2032,共6页

报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管(LD)侧面泵浦激光模块,提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构,包含单个激光模块,几何腔长为88 mm,整台激光器结构简单、... 报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管(LD)侧面泵浦激光模块,提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构,包含单个激光模块,几何腔长为88 mm,整台激光器结构简单、紧凑且体积小。激光模块通过一个水冷机进行冷却,在冷却温度为12℃条件下,获得了最高功率为119 W、波长为2.02μm的激光输出,光-光转换效率为19.6%,斜率效率达32.7%。该激光器可在最大输出功率下连续稳定运转2 h,功率波动小于1%,晶体端面及光学元件表面不结霜。实验测得x和y方向的光束质量因子分别为21.01和21.68。这种紧凑、可靠、高效的百瓦级2μm激光器对于医疗和科学研究等应用具有重要意义。 展开更多

关键词 激光器 Tm∶YAG 棒状晶体 LD侧面泵浦 2μm 结构紧凑

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脉宽对中红外激光带内损伤HgCdTe材料的影响 被引量：1

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作者 胡蔚敏 王小军 +3 位作者 田昌勇 杨晶 刘可 彭钦军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期126-133,共8页

研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞(HgCdTe)材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85... 研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞(HgCdTe)材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85μm,脉宽30 ps~10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200~500 mJ/cm^(2)。其中,300 ps~3 ns脉冲激光的损伤阈值相近,均为200 mJ/cm^(2)且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现,波长2.85μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm^(2)左右。相同条件下,10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm^(2)。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应,其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。 展开更多

关键词 激光辐照半导体 碲镉汞 损伤阈值 自洽模型 百皮秒脉冲激光

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高功率陶瓷板条激光器 被引量：1

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作者 宋艳洁 朱铎 +2 位作者 薄勇 彭钦军 李江 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第6期1195-1200,共6页

高功率固体激光在先进制造、能源、信息、医疗及国防等领域有广泛应用。激光陶瓷材料具有掺杂浓度均匀可控、抗激光热损伤能力强、易于制备大尺寸和复合结构等优点,被认为是高功率固体激光的重要增益材料。报道了本课题组近年来在高功... 高功率固体激光在先进制造、能源、信息、医疗及国防等领域有广泛应用。激光陶瓷材料具有掺杂浓度均匀可控、抗激光热损伤能力强、易于制备大尺寸和复合结构等优点,被认为是高功率固体激光的重要增益材料。报道了本课题组近年来在高功率陶瓷板条激光方面的主要研究进展。采用中国科学院上海硅酸盐所制备的大尺寸Nd:YAG陶瓷板条,实现了平均功率4.35 kW的1064 nm脉冲激光输出,脉冲宽度为160μs,重复频率为400 Hz。此外,采用中科院上海硅酸盐所制备的大尺寸Yb:YAG陶瓷板条,实现了平均功率9.8 kW的1030 nm脉冲激光输出,脉冲宽度为560μs,重复频率为160 Hz,光光转换效率为60%。这些研究表明,激光陶瓷材料具备实现高功率、高光束质量与高效率激光的潜力。 展开更多

关键词 激光 高功率 陶瓷 板条 YAG

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基于无源三环复合子腔的2050 nm波段单纵模掺铥光纤激光器 被引量：2

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作者 程丹 延凤平 +11 位作者 冯亭 韩文国 秦齐 张鲁娜 白卓娅 李挺 杨丹丹 郭颖 王伟 关彪 白燕 熊本和夫 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期247-254,共8页

提出了一种在2050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析,可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波,从而确保激光器的单纵模运行。所搭建... 提出了一种在2050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析,可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波,从而确保激光器的单纵模运行。所搭建激光器的输出波长为2048.48 nm,光信噪比为70 dB,100 min内的波长和功率波动分别小于0.02 nm和0.453 dB。实验结果表明,激光器可以工作在稳定的单纵模输出状态。该激光器有望用于自由空间光通信或用作多普勒激光雷达的高功率光纤激光器的种子源。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 单纵模 光纤布拉格光栅

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100 kHz高功率高光束质量纳秒激光振荡器 被引量：1

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作者 杨天利 杨晶 +3 位作者 周王哲 李雪鹏 王小军 彭钦军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期48-54,共7页

高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升,特别是高于50 kHz时,单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子,调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功... 高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升,特别是高于50 kHz时,单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子,调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器(MOPA)方案,直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟,定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系,并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区,实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生,脉冲强度的离散系数仅为0.041,激光输出功率超过142 W,脉冲宽度为165 ns,光束质量因子M^(2)为1.5。 展开更多

关键词 激光振荡器 高重复频率 声光调Q 纳秒 高光束质量

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20.8 W 9.9 mJ室温紧凑型1030 nm纳秒激光器

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作者 王浩 杨晶 +6 位作者 李雪鹏 李晶宇 樊仲维 赵天卓 周易楠 王小军 彭钦军 《强激光与粒子束》 2025年第6期22-27,共6页

报道了一种室温下运行的高功率、高光束质量Yb:YAG激光振荡器。该激光器采用了中等掺杂(Yb3+原子分数2.0 at%)的Yb:YAG棒状晶体,并使用准连续输出的光纤耦合模块进行端面泵浦,成功研制出具备48 W高光束质量微秒输出能力的端泵激光器。... 报道了一种室温下运行的高功率、高光束质量Yb:YAG激光振荡器。该激光器采用了中等掺杂(Yb3+原子分数2.0 at%)的Yb:YAG棒状晶体,并使用准连续输出的光纤耦合模块进行端面泵浦,成功研制出具备48 W高光束质量微秒输出能力的端泵激光器。通过设计优化谐振腔的腔型结构,在100 Hz重复频率下获得了22 W的准连续线偏振微秒激光输出,光光效率达到47.4%,斜效率为53.5%,光束质量M2为1.22。通过优化泵浦光斑尺寸并使用声光调Q模块,实现了20.8 W的纳秒脉冲输出,对应单脉冲能量为9.9 mJ,脉冲宽度为23.9 ns,光束质量M2为1.39。整个激光系统采用紧凑化设计,光学部分尺寸仅为250 mm×200 mm×80 mm。 展开更多

关键词 端面泵浦 Yb:YAG 准连续 重复频率 高光束质量

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金刚石晶体能带计算与光谱分析 被引量：1

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作者 李海东 申玉 +4 位作者 温雅 张申金 宗楠 薄勇 彭钦军 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期899-916,共18页

金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特... 金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性。在此基础上,考虑了金刚石的电子运动态以及电场方向对金刚石能带间隙的影响,发现金刚石在<100>晶向最易受电场影响,在<111>晶向最稳定。给出了金刚石晶体的全部本征振动模式和相应频率,分析结果表明泵浦光沿着<110>晶向入射、并沿着<111>晶向偏振时拉曼增益最大。同时讨论了光谱区域内多声子吸收机理,为金刚石拉曼激光效率提升以及波长拓展提供了理论依据。 展开更多

关键词 非线性光学 光谱分析 能带计算 第一性原理 金刚石晶体

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