超宽角度ASE吸收激光薄膜研究

批准号:
U1630123
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
焦宏飞
依托单位:
学科分类:
A31.NSFC-中物院联合基金
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁涛、鲍刚华、宋智、张磊、何宇、董思禹、张莉
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
激光增益介质中自发辐射放大(ASE)是限制高功率板条激光器输出能量进一步提升的关键因素。ASE具有超宽角度分布的特性,需要将0°-全反射角°(52.8°)范围内的杂散光束都进行控制才能有效抑制ASE,但目前已有方法在角度范围和效率方面都不理想。本申请提出一个抑制激光增益介质中ASE的新思路:将倏逝波薄膜和超宽角度吸收黑膜耦合起来,构建一种可以兼顾倏逝波特性、超宽角度ASE吸收特性、热力稳定性及激光损伤特性的多功能薄膜。建立离线表征多功能ASE吸收膜对1064nm激光在YAG内部零度角至全反射角范围传输时吸收效果的方法;阐明全内反射条件下多功能薄膜的损伤特性及规律;掌握多功能薄膜倏逝波特性、ASE吸收特性、应力、热稳定性及损伤特性在高温条件下长期工作的演变规律和控制方法;实现兼顾光学特性、热力特性、损伤特性ASE吸收多功能薄膜研制,为高功率半导体泵浦激光器的ASE抑制问题提供关键技术支持。
英文摘要
The Amplified Spontaneous Emission (ASE), with the character of super wide angular distribution, is the key limiting factor that prohibiting improving the laser energy. The ASE can only be effectively suppressed by controlling the stray light in laser slab from 0 degree to Critical angle degree. There is no effective method can suppress the ASE until now. A novel solution to suppress the ASE was proposed, which deposit SiO2 and TiNxOy composite coating on the surface of laser gain medium. The part of SiO2 coating is used to play the role of keeping occurring total internal reflection, the part of TiNxOy coating with excellent thermal conductivity and heat stability is used to absorb the ASE in the wide angular range from 0 degree to Critical angle degree. A off-line testing method used to evaluate the ASE absorbing effect in the laser slab will be proposed. The laser damage characteristic of the multi-function coating under Critical angle will be explored. The evolution rule of the optical character, laser damage and thermal character of the multi-function coating under long time high temperature will be drawn. Based on these studies, the multi-function coating can be prepared successfully, which will support the improving performance of slab laser in the future.
二极管泵浦全固态激光器具有光光效率高、光束质量好、波长覆盖范围广、使用寿命长、结构小巧紧凑、系统稳定度高等优点,在激光聚变、国防军事、工业生产、医疗器械、空间通信和航天技术等方面发挥着相当重要的作用。这些需求和应用都对目前激光器的功率、光束质量和输出效率等性能指标的提高提出了一个新的挑战。激光增益介质中自发辐射放大(ASE)、全反射界面的易损伤特性是限制高功率板条激光器输出能量进一步提升的关键因素。ASE具有超宽角度分布的特性,需要完全吸收0°-全反射角°(52.8°)范围内的杂散光.才能有效抑制ASE,但目前已有方法在角度范围和效率方面都不理想。我们首先基于不同厚度金属Cr薄膜的色散表征,设计并制备了Cr和SiO2多层金属介质宽角度吸收膜,将倏逝波薄膜和超宽角度吸收黑膜耦合起来,构建了一种可以兼顾倏逝波特性、超宽角度ASE吸收特性的多功能薄膜。实验结果表明,此宽角度吸收膜在保证板条激光器的1064 nm主激光全反射的同时,可以有效吸收板条晶体内部0-全反射角范围内的杂散光,平均吸收率高于85%。最终实验制备的YAG多功能薄膜和传统的SiO2薄膜相比,可以将Nd:YAG板条激光器的输出功率提高大约12%。另一方面,我们在基板与SiO2倏逝波薄膜间加入一层HfxSi1-xO2纳米复合材料,有效降低薄膜与基板的界面电场,并通过高温退火处理,进一步降低了薄膜的吸收。损伤阈值测试表明,这种加入HfxSi1-xO2混合材料薄膜的全反射面薄膜的激光损伤阈值是传统全反射面薄膜结构的2倍。上述科学和技术问题的解决,将极大促进国内板条激光器 ASE 抑制方面理论及应用研究的发展,提高板条晶体全反射面的界面损伤阈值,为高功率 DPSSL 能量负载的提升提供有效的技术途径。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:https://doi.org/10.1364/AO.378135
发表时间:2020
期刊:Applied Optics
影响因子:--
作者:Hongfei Jiao;Xinshang Niu;Xuemin Zhang;Jinlong Zhang;Xinbin Cheng;Zhanshan Wang
通讯作者:Zhanshan Wang
Fabrication of broadband absorbing coatings for amplified spontaneous emission suppression
用于放大自发辐射抑制的宽带吸收涂层的制造
DOI:10.1364/ao.56.00c100
发表时间:2017
期刊:APPLIED OPTICS
影响因子:1.9
作者:Jiao Hongfei;He Yu;Bao Ganghua;Zhang Jinlong;Ma Bin;Cheng Xinbin;Wang Zhanshan
通讯作者:Wang Zhanshan
Design and fabrication of superior non-polarizing long-wavelength pass edge filter applied in laser beam combining technology
激光合束技术中优质非偏振长波长通边滤光片的设计与制作
DOI:10.1364/ao.378135
发表时间:2020
期刊:Applied Optics
影响因子:1.9
作者:Hongfei Jiao;Xinshang Niu;Xuemin Zhang;Jinlong Zhang;Xinbin Cheng;Zhanshan Wang
通讯作者:Zhanshan Wang
DOI:10.19328/j.cnki.1006-1630.2018.01.001
发表时间:2018
期刊:上海航天
影响因子:--
作者:焦宏飞;张学敏;程鑫彬;张锦龙;马彬;王占山
通讯作者:王占山
Angle-Insensitive Broadband Absorption Enhancement of Graphene Using a Multi-Grooved Metasurface
使用多槽超表面增强石墨烯的角度不敏感宽带吸收
DOI:10.1186/s11671-019-2937-7
发表时间:2019-03
期刊:Nanoscale Research Letters
影响因子:--
作者:Tian Sang;Jian Gao;Xin Yin;Honglong Qi;La Wang;Hongfei Jiao
通讯作者:Hongfei Jiao
连续激光光谱合束用大角度消偏振高陡度薄膜技术研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2022
- 负责人:焦宏飞
- 依托单位:
基于光子带隙调控技术的反射式多通道滤光元件研究
- 批准号:61108036
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:焦宏飞
- 依托单位:
国内基金
海外基金
