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光波驱动BiSe拓扑表面态的超快电流产生

激光与光电子学进展 2024年

作者：马泽阳刘灿东中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海理工大学理学院

拓扑材料具有独特的电子结构和性质，在量子计算、能源技术、自旋电子学以及材料科学等方面有着重要的潜在应用价值，因而备受人们的关注。本文工作基于紧束缚近似电子结构模型，结合含时密度矩阵的动力学演化方法，从理论上研究了周期... 详细信息

拓扑材料具有独特的电子结构和性质，在量子计算、能源技术、自旋电子学以及材料科学等方面有着重要的潜在应用价值，因而备受人们的关注。本文工作基于紧束缚近似电子结构模型，结合含时密度矩阵的动力学演化方法，从理论上研究了周期量级飞秒激光驱动拓扑材料Bi2Se3产生的超快光电流过程。结果表明，光电流对电场载波形状的改变非常敏感，体现出对激光脉冲载波包络相位（carrier-envelope phase,CEP）的强烈依赖性。随着驱动激光强度的增大，电子动力学过程进入强场相互作用区域，超快电流随CEP的改变呈现显著不同的变化规律，反映了拓扑材料在超快时间尺度下与众不同的光学响应现象。尤其重要的是，在垂直于驱动光偏振方向上也能产生明显的CEP依赖的光电流。进一步分析表明，这种现象与拓扑表面态密切相关，在拓扑材料体态中无法产生。本文的结果有望帮助探测拓扑绝缘体表面态的超快电子运动特性，并可能为未来光频运转的光学器件的设计提供理论指导。

关键词：拓扑材料光电流载波包络相位强场激光表面态

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KDP类晶体快速生长技术研究进展

中国激光 2024年

作者：齐红基邵建达王斌吴福林陈端阳陶光辉陈征民顿爱欢中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室

本文从技术路线、生长设备和工艺优化三个方面简述了课题组在KDP类晶体快速生长领域研究进展情况。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级、晶体生长实时监控系统以及大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发，... 详细信息

本文从技术路线、生长设备和工艺优化三个方面简述了课题组在KDP类晶体快速生长领域研究进展情况。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级、晶体生长实时监控系统以及大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发，实现了晶体生长、切割、退火的全链路突破；通过数值模拟仿真优化晶体生长浓度场，实现晶体稳定良好的生长以及利用精密热退火进一步提高晶体的光透过性能以及抗激光损伤性能。针对晶体柱锥交界面影响高功率激光光束质量的问题，提出了长籽晶快速生长法，由锥区限制生长发展到自由生长法，不断的改进优化，不断的改善晶体生长流场结构，提高晶体损伤性能。

关键词： KDP类晶体长籽晶快速生长集成化

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KDP类晶体快速生长技术研究进展（特邀）

中国激光 2024年第11期 181-188页

作者：齐红基邵建达王斌吴福林陈端阳陶光辉陈征民顿爱欢中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室

从技术路线、生长设备和工艺优化3个方面简述KDP类晶体快速生长领域的研究进展。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级，以及晶体生长实时监控系统、大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发，实现晶体生长、... 详细信息

从技术路线、生长设备和工艺优化3个方面简述KDP类晶体快速生长领域的研究进展。通过生长集成控制系统的研制、循环过滤系统的优化升级，以及晶体生长实时监控系统、大尺寸KDP类晶体线切割设备、高精密退火设备的研发，实现晶体生长、切割、退火的全链路突破；通过数值模拟仿真优化晶体生长浓度场，实现晶体稳定良好的生长，利用精密热退火进一步提高晶体的光透过性能和抗激光损伤性能。针对晶体柱锥交界面影响高功率激光光束质量的问题，提出长籽晶快速生长法，从锥区限制生长发展到自由生长进行不断改进优化，不断地改善晶体生长流场结构，提高晶体损伤性能。

关键词： KDP类晶体长籽晶快速生长集成化

超大面阵红外焦平面探测器杜瓦热机结构研究(内封面文章)

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 18-26页

作者：张阳莫德锋李俊石新民范崔李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室中国科学院上海技术物理研究所红外探测全国重点实验室中国科学院大学

针对拼接式超大面阵红外焦平面探测器杜瓦封装性能要求，采用基于精密垫片的三点可调式模块结构，设计了多点耦合高导热柔性冷链结构和低应力高均温的SiC冷平台结构，并开展了探测器模块精密拼接、超大规模面阵焦面温度均匀性、大杜瓦... 详细信息

针对拼接式超大面阵红外焦平面探测器杜瓦封装性能要求，采用基于精密垫片的三点可调式模块结构，设计了多点耦合高导热柔性冷链结构和低应力高均温的SiC冷平台结构，并开展了探测器模块精密拼接、超大规模面阵焦面温度均匀性、大杜瓦组件低冷损、超大冷平台组件力学可靠性等关键技术研究。利用2 k×2 k红外探测器模块以3×3的阵列拼接，组件总规模达到6 k×6 k，利用液氮制冷采集了9个模块的温度，温度均匀性为±0.45 K，模块拼接后焦平面阵列平面度优于±10μm，在外壳为室温时获得超大杜瓦组件的漏热为7.53 W。对大组件开展的力学试验表明，XYZ三方向最低基频为557 Hz，经9 grms随机振动后，组件功能正常，未发生明显变化，满足工程化应用需求。

关键词：超大面阵红外探测器杜瓦封装热机械结构

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长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

中国激光 2024年第8期51卷 223-233页

作者：朱海勇陈俊林曾智江徐勤飞王小坤李亚冉李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研... 详细信息

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明:采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。

关键词：光学设计杂散光杜瓦窗口冷光学设计杂散光系数制冷功耗

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带宽超30 GHz的850 nm方形横向耦合腔VCSEL

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发光学报 2024年第3期45卷 493-499页

作者：佟海霞王延靖田思聪蒋宁李浩佟存柱魏志鹏长春理工大学物理学院高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 吉光半导体科技有限公司吉林长春130031

如今,人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而,单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器,我们设计并... 详细信息

如今,人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而,单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器,我们设计并制备了边长为30μm×30μm的方形横向耦合腔VCSEL,并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下,-3 dB带宽达30.1 GHz,在非归零调制下,在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图,相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动,使其适用于高密度集成,为封装集成应用提供了新的思路。

关键词：垂直腔面发射激光器横向耦合腔高速

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神光Ⅱ综合实验平台

中国激光 2024年第11期51卷 3-21页

作者：朱健强李学春朱俭朱宝强马伟新周申蕾卢兴强范薇张攀政刘志刚王利杨琳刘代中唐顺兴孙明营杨朋千谢兴龙朱坪孙美智梁潇张国文欧阳小平张艳丽张秀平王冰艳林尊琪范滇元高功率激光物理联合室上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年之际,本文简要回顾了上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展,重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合... 详细信息

中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年之际,本文简要回顾了上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展,重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合实验平台的性能和技术进步,以及利用此平台取得的若干具有标志性的重要物理实验成果,最后展望了未来高峰值功率激光技术与工程发展的基本问题和趋势。

关键词：惯性约束聚变神光装置激光工程激光光学

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空间超稳激光技术(特邀)

中国激光 2024年第11期51卷 342-354页

作者：陈迪俊李唐周翠芸汪凌珂方苏孙广伟耿建新洪毅侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800

围绕我国空间激光应用重大需求,上海光学精密机械研究所持续开展空间超稳激光技术研究,推动空间超窄线宽激光器和高精度激光稳频等一系列超稳激光技术持续创新发展。研制的系列具有超窄线宽、超低噪声、超高稳定性的空间超稳激光器已经... 详细信息

围绕我国空间激光应用重大需求,上海光学精密机械研究所持续开展空间超稳激光技术研究,推动空间超窄线宽激光器和高精度激光稳频等一系列超稳激光技术持续创新发展。研制的系列具有超窄线宽、超低噪声、超高稳定性的空间超稳激光器已经成功应用到空间引力波探测、风云气象卫星、空间站、空间激光遥感等国家重大航天工程中,在轨频率稳定性也从10^(-7)稳步提升到10^(-12)甚至10^(-15),线宽小于1 Hz。介绍相关空间超稳激光器的技术方案、性能测试结果及在轨工作性能的情况。

关键词：空间激光器稳频超窄线宽频率噪声

基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 1-24页

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明,可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微(SIM)技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性,继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明,可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微(SIM)技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性,继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测,受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件(DMD)调制的SIM(DMD-SIM)发展迅速,它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势,克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理,然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法,对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述,总结了DMD-SIM的优缺点,最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件