科學(xué)導(dǎo)報(bào)訊 記者楊洋 8月14日，記者從山西大學(xué)光電研究所獲悉，由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(jiǎng)。

據(jù)了解，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?，F(xiàn)象;同時(shí)，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)品一直壟斷著中國市場，對(duì)中國進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，尤其是對(duì)中國的國防領(lǐng)域?qū)嵭袊?yán)格禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了中國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。

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(shí)的功率波動(dòng)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(shí)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。提升了中國在精密光學(xué)儀器領(lǐng)域中的研制和開發(fā)水平，為中國在關(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。