中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
截至2023年12月,上海光机所在职职工1042人(其中高级专业技术人员530人),博士后114人。包括:两院院士7人(其中发展中国家科学院院士3人)、中国科学院外籍院士1人,国家重点研发计划首席科学家9位、国家重大专项副总设计师2人、国家重大专项总体专家组成员9人、全国创新争先奖状2人、何梁何利基金科学与技术进步奖1人、中国青年科技奖(特别奖)1人、国家杰出青年基金获得者7人、国家优秀青年基金获得者4人、1个团队连续获得2项国家基金委创新研究群体支持、国家特支计划领军人才入选者6人、国家特支计划青年拔尖人才入选者5人……
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
上海光机所磁悬浮、光驱动转盘激光器研究取得突破
近期,上海光机所信息光电实验室李建郎研究员课题组成功研制磁悬浮、光驱动旋转的盘片固体激光器,这标志着一种新型激光技术的诞生。
固体激光器中的废热累积会严重影响激光器的性能。通过转动激光增益介质盘片可以有效的减少其内部的热累积,显著提高激光器的功率和光束质量。在现有的转盘激光器中,增益介质盘片的旋转采用电驱动(马达)等方式,需要额外的伺服系统克服增益介质的摇摆,这导致激光器结构比较复杂。其次,反磁材料(比如热解石墨)因具有负的磁化率,在外磁场环境下会产生反向磁场,在室温时形成磁悬浮。当激光束照射到处于磁悬浮状态的热解石墨薄片的边缘位置,热致磁导率的局部变化形成转动力矩,导致热解石墨薄片转动。此种基于磁悬浮的光驱动旋转易于精确控制,且具有良好的稳定性。
以此为背景,课题组将转盘激光器技术和磁悬浮光驱动旋转技术相结合,提出磁悬浮、光驱动旋转激光器的概念。该方案通过反磁性材料将激光增益介质盘片悬浮在磁场中,激光增益介质吸收入射泵浦光的部分功率,剩余(未吸收)泵浦光到达反磁性材料表面提供旋转所需的能量。在实验研究中,科研人员将热解石墨片和直径为15mm、厚度为0.5mm的Nd:YAG晶体一起放置于钕铁硼永磁体的上方,悬浮高度约为1mm。Nd:YAG晶体的上下表面均镀有介质膜以形成谐振腔。采用808nm的半导体激光器泵浦该激光晶体,在悬浮体重量过重的情况下在其侧面辅助以气体来推动转动。在泵浦光功率为450mW、悬浮体的旋转频率为4Hz时,获得了功率17.7 mW、斜坡效率为8.3%的基横模激光输出,激光光束亮度高。相关研究工作被Chinese Optics Letters杂志封面报道 [ Chin. Opt. Lett., 13,121403 , 2015]。
该研究工作利用剩余(未吸收)泵浦光驱动磁悬浮的热解石墨旋转的方式,有效地抑制了激光晶体中废热的影响,从而获得了高亮度的激光输出。随着对悬浮体(包括激光增益介质和反磁性材料)的进一步优化,磁悬浮、光驱动旋转的盘片激光器将变得更加现实,且有望在高功率激光器和平面波导激光器两个方面取得新突破。磁悬浮、光驱动转盘激光器相关研究已经申请国家发明专利。(信息光学与光电技术实验供稿)
图1. 磁悬浮转盘激光器实验装置示意图
图2. 磁悬浮结构的实物照片
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