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长光所启动“1.5米扫描干涉场曝光系统”项目

导读: 1.5米扫描干涉场曝光系统研制项目是长春光机所首次承担基金委国家重大科研仪器设备研制专项,项目总经费8300万元,研制周期为5年。

  近日,由国家自然科学基金委员会支持、中科院长春光机所承担的国家重大科研仪器设备研制专项“1.5米扫描干涉场曝光系统”在长春召开项目启动会。

  1.5米扫描干涉场曝光系统研制项目是长春光机所首次承担基金委国家重大科研仪器设备研制专项,项目总经费8300万元,研制周期为5年。

  该项目拟通过干涉场步进扫描曝光方式获得具有国际先进水平的大面积高精度全息光栅,进而满足深空探测、激光惯性约束核聚变等科学研究对特种光栅的战略需求。项目将突破精密光机结构加工、测量及系统装调技术,干涉场测量及相位锁定技术,关键环境控制技术等多个关键技术,对相关领域的基础研究将带来长足进步,也将进一步奠定长春光机所在国内光栅制造领域的领军地位。

  此前,长光机所发光学及应用国家重点实验室大功率半导体激光器课题组佟存柱研究员承担的中科院知识创新工程领域前沿项目“大功率高亮度光子晶体激光器及列阵”取得了阶段性进展,他们通过布拉格反射波导结构成功的将半导体激光快轴(垂直)发散角从40o降低到7.5o,慢轴(水平)发散角7.2o,实现近圆形光束出光。

  一直以来,半导体激光器的最大缺点之一是它较大的发散角,以及椭圆形出光光斑,这导致较差的光束质量。而光束质量反映的是激光的可汇聚性,直接影响到实际应用。目前商业化的半导体激光器均采用全反射波导结构,该结构的激光谐振腔狭小,不对称,导致快轴发散角高达30o-60o,慢轴发散角10o。

  研究小组采用双边横向布拉格反射波导结构,该结构通过光子禁带原理进行光学导波,所限制模式为光学缺陷模式,可以有效压缩激光的远场发散角。在成功解决了光子晶体缺陷模式与全反射模式竞争、高质量厚尺度(>10微米)外延生长技术问题后,实现了该器件室温连续激射。器件工作于808nm,输出功率>2W,斜率效率0.531W/A,快、慢轴发散角被降低到7.5o和7.2o,出光光斑近圆形。

  该类器件结构不仅可以用于量子阱激光器,还可以拓展到不同波长、不同增益介质的半导体激光器,如量子点、量子级联激光器等,这可以从芯片结构角度彻底改变半导体激光器发散角大而不对称的缺点。该器件核心结构已经申请国家发明专利4项,目前,研究人员正在抓紧时间优化工艺,进一步提高器件的性能,努力实现实用化。

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