
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...
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...
超强激光科学卓越创新简报
(第七百七十二期)
2026年5月7日
上海光机所在Nd:YAG激光陶瓷离子切片及其片上放大器研究方面取得进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所光电前沿交叉部王俊研究员团队在Nd:YAG激光陶瓷离子切片及其片上放大器的研究方面取得进展。相关研究成果以“Ion slicing of Nd:YAG Laser ceramics on sapphire platform and its waveguide amplifier design at 1064 nm”为题发表于Materials & Design。
亚微米级固体激光增益薄膜制备是实现高功率片上光放大的关键路径,通过将掺杂稀土增益离子的体材料与SmartCut(离子万能刀或离子切片)技术结合有望实现薄膜性能的突破。研究团队首次将离子切片技术应用于Nd:YAG激光陶瓷,系统揭示了晶界在退火过程应力释放中的双重机制。实验表明,550–850 ℃低温段,氦离子沿晶界富集形成气泡引发晶粒崩落;850 ℃以上氦气获得足够动能穿越晶界,激活膜层整体剥离。据此提出400 ℃预退火结合900 ℃快速退火的梯度策略,通过预退火提前释放晶粒崩落所需的内应力,使得高温阶段膜层整体剥离成为主导机制,成功实现915 nm厚、横向数百微米的陶瓷薄膜向蓝宝石衬底的可控转移。
研究人员进一步利用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)及光致发光(PL)光谱对转移后薄膜进行系统表征。TEM图像显示,薄膜与衬底界面清晰锐利,未引入位错或非晶相;AFM测得表面粗糙度约2.5 nm;PL光谱证实1064 nm主发射峰位及强度与块体陶瓷高度一致,充分展示了离子切片工艺的无损特性及其在器件制备中的可行性。
基于该Nd:YAG陶瓷-蓝宝石异质集成平台,团队设计并优化了Si3N4波导放大器结构。通过有限元方法仿真调控波导宽度、高度及增益层厚度,使808 nm泵浦光与1064 nm信号光的TM模式限制因子分别达到35.16%和38.51%。仿真结果表明,在12 cm波导长度及160 mW泵浦功率下,器件可在1064 nm处获得约25 dB峰值内增益。
该工作首次验证了离子切片技术制备陶瓷增益薄膜的可行性,揭示了晶界介导的应力释放双路径机制,为激光陶瓷材料的片上集成与高性能波导放大器设计提供了新的技术路径。

图1工艺流程及后续器件测试图示(a)Nd:YAG陶瓷膜剥离工艺。(b)器件加工工艺流程图。(c)光学增益测量设置示意图。
copyright
2000-
中国科学院上海光学精密机械研究所 沪ICP备05015387号-1
主办:中国科学院上海光学精密机械研究所 上海市嘉定区清河路390号(201800)
转载本站信息,请注明信息来源和链接。
沪公网安备
31011402010030号

