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中国激光 2024年第11期51卷 155-172页

作者：朱美萍孙建李静平易葵邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800

大尺寸高功率激光薄膜元件是我国神光系列等大型激光装置中的关键元件,常采用电子束蒸发技术,在高质量光学玻璃基底表面,通过交替沉积两种或多种材料制备而成。典型的高功率激光薄膜元件需具有特定的光谱性能以满足激光系统的光束传输需... 详细信息

大尺寸高功率激光薄膜元件是我国神光系列等大型激光装置中的关键元件,常采用电子束蒸发技术,在高质量光学玻璃基底表面,通过交替沉积两种或多种材料制备而成。典型的高功率激光薄膜元件需具有特定的光谱性能以满足激光系统的光束传输需求,优良的力学性能以最小化波前畸变,高的激光损伤阈值以保障高功率激光装置的安全稳定运行。基于大尺寸高功率激光薄膜元件的关键性能,在调研国内外相关研究工作的基础上,重点介绍了近年来本实验室在大尺寸高功率激光薄膜的高精度膜层厚度和膜层应力控制、激光诱导薄膜损伤机理和激光薄膜损伤阈值提升技术等方面的主要研究进展,最后对该方向的研究进行了简要的总结与展望。

关键词：激光薄膜高功率激光光谱性能膜层应力激光损伤阈值

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连续激光色谱合束高陡度薄膜设计及制备

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中国激光 2024年第11期51卷 474-479页

作者：陆叶盛王胭脂陈宇朱晔新邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800

基于高陡度双色膜的激光合束是在单路连续激光输出能量达到瓶颈时,实现更高功率激光输出的有效技术方案之一。从设计、精密制备、测试表征的角度系统性地分析了膜系结构的优化设计和精密制备策略,制备了具有更高陡度、反射率、透过率、... 详细信息

基于高陡度双色膜的激光合束是在单路连续激光输出能量达到瓶颈时,实现更高功率激光输出的有效技术方案之一。从设计、精密制备、测试表征的角度系统性地分析了膜系结构的优化设计和精密制备策略,制备了具有更高陡度、反射率、透过率、吸收率等性能的高陡度双色膜。对比了法布里-珀罗腔叠加带通和反射带叠加长波通基础膜系结构在透过率、反射率、陡度等光谱性能和膜层电场分布方面的差异,反射带叠加长波通膜系结构更适用于高功率连续激光的低吸收传输。基于双离子束溅射薄膜沉积设备,采用加权宽光谱监控方法进行了制备,采用分光光度计对制备样品进行了测试,并根据测试结果进行了误差分析。制备的高陡度双色膜陡度达到8 nm,1060 nm和1080 nm激光的合束效率达到99%以上,合束输出7.16 kW连续激光180 s时,双色膜温升不超过4℃。

关键词：连续激光激光合束高陡度双色膜精密制备

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基于实时STF-VCFIR滤波器系统的OFDR谐波噪声消除

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中国激光 2025年第2期 178-185页

作者：帅禄玮叶蕾李璇王照勇高侃叶青中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室中国科学院大学材料与光电研究中心上海中科神光光电产业有限公司

随着光频域反射计（OFDR）探测精度（<-100 dB）的提高，谐波噪声对探测的干扰逐渐增大，可能会导致OFDR系统出现传感误差或者误判。在传统的信号处理中，可以采用滤波器对谐波噪声进行消除；但是OFDR信号具有时变特性，传统滤波器... 详细信息

随着光频域反射计（OFDR）探测精度（<-100 dB）的提高，谐波噪声对探测的干扰逐渐增大，可能会导致OFDR系统出现传感误差或者误判。在传统的信号处理中，可以采用滤波器对谐波噪声进行消除；但是OFDR信号具有时变特性，传统滤波器无法完全消除谐波噪声。鉴于此，本课题组提出了一种实时短时频率-可变系数有限长脉冲响应（STF-VCFIR）滤波器系统。该系统通过测量辅助干涉仪信号的短时频率、动态调节滤波器系数、对探测信号进行实时滤波处理，改善了传统滤波器导致的谐波泄漏的缺点，大幅降低了噪声的影响。最终通过实验证明了该系统可在实时处理的同时实现对谐波噪声的消除。与无滤波系统相比，该系统对谐波噪声的最大消除可达8 dB以上，使得谐波噪声降低到-102.7 dB以下，达到与噪声均值相同的水平，减小了将谐波噪声误判为反射点的概率，提高了系统判别的准确性。

关键词：光纤传感技术光频域反射计(OFDR) 现场可编程门阵列(FPGA) 实时处理可变系数滤波器噪声消除

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基于脉冲序列和互相关算法的激光束间时间同步测量

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中国激光 2025年第7期 105-111页

作者：范龙华郭亚晶姜秀青宗楠顾侃李养帅杨琳华能孙明营张攀政谢兴龙朱宝强范薇朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室中国科学院大学材料科学与光电研究中心上海交通大学IFSA协同创新中心

高功率激光装置需要对多束激光在靶点处的时间同步进行高精度测量和严格控制，尤其在不同终端构型下，这对测量技术提出了更高的挑战。提出一种基于脉冲序列模拟光结合互相关算法的激光束间时间同步测量方法，用于高功率激光装置主放大... 详细信息

高功率激光装置需要对多束激光在靶点处的时间同步进行高精度测量和严格控制，尤其在不同终端构型下，这对测量技术提出了更高的挑战。提出一种基于脉冲序列模拟光结合互相关算法的激光束间时间同步测量方法，用于高功率激光装置主放大系统输出分束后不同终端构型激光在靶点处的束间同步测量。该方法通过互相关算法，同时匹配模拟光脉冲包络和内部子脉冲序列的时间特征，获取了信号间的时间延迟，束间同步测量精度达到3.27 ps（均方根）。互相关算法可实时、有效地匹配脉冲序列波形间的众多时间特征点，从而显著提高信号间时间延迟的读取精度。此外，采用模拟光进行测量不占用主激光的发射次数，因此测量效率较高。该方法已成功用于高功率激光装置激光束间的同步精密诊断。

关键词：高功率激光装置时间同步测量脉冲序列光源互相关算法

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样品倾转角度对透射电镜表征纳米薄膜的影响

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光学学报 2024年第2期44卷 312-317页

作者：张革崔云赵娇玲王涛赵元安中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 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上海201800

以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗... 详细信息

以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗糙度增大,这是由于旋转时薄膜的厚度方向始终与电子束垂直,而电子束穿过的TEM样品厚度Z增大;样品沿β方向倾转时,由于倾转时样品截面与电子束不垂直,造成伪影严重,无法区分Mo层和Si层,多层膜的测量总厚度随倾转角的增大先增大后减小。此外,提出了样品沿β方向倾转后测量薄膜厚度的计算公式。对于较薄的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度增大;对于较厚的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度先增大后减小。薄膜厚度t0越小,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差越大。当TEM样品厚度Z为10 nm时,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差较小。

关键词：透射电镜倾转角度薄膜界面膜层厚度

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飞秒激光作用下金膜的微观特性变化

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中国激光 2019年第2期46卷 65-70页

作者：崔云张晗宇赵元安晋云霞朱美萍邵建达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薄膜光学实验室上海201800

用磁控溅射的方法在石英基底上制备了金(Au)膜,研究了Au膜在近激光损伤阈值(LIDT)飞秒脉冲激光辐照下的物相结构和表面形貌。结果表明:所制备的Au膜为(111)面取向生长的薄膜;近LIDT的激光辐照使辐照区的Au膜形成大晶粒,并由(111)单一取... 详细信息

用磁控溅射的方法在石英基底上制备了金(Au)膜,研究了Au膜在近激光损伤阈值(LIDT)飞秒脉冲激光辐照下的物相结构和表面形貌。结果表明:所制备的Au膜为(111)面取向生长的薄膜;近LIDT的激光辐照使辐照区的Au膜形成大晶粒,并由(111)单一取向变为多晶结构;Au膜晶粒尺寸的增大会导致表面粗糙度增加。实验结果为明确Au膜在飞秒激光作用下的损伤过程及后期应用提供了依据。

关键词：薄膜飞秒激光激光损伤阈值损伤形貌

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高能离子在稠密等离子体中的传输和能量沉积

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物理学报 2006年第5期55卷 2313-2321页

作者：李雪梅沈百飞查学军方宗豹张晓梅金张英王凤超中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学实验室

用相对论福克-普朗克方程对高能离子在稠密氘氚等离子体中的碰撞动力学进行了研究,用球谐函数来展开方程的解:格林函数,然后简明地求出了不同能量质子和α粒子在等离子体中的停止时间、减速距离、纵向弥散距离和横向偏转距离.与以前研... 详细信息

用相对论福克-普朗克方程对高能离子在稠密氘氚等离子体中的碰撞动力学进行了研究,用球谐函数来展开方程的解:格林函数,然后简明地求出了不同能量质子和α粒子在等离子体中的停止时间、减速距离、纵向弥散距离和横向偏转距离.与以前研究离子在等离子体中运动的方法相比,没有假设高能离子在等离子体中损失能量远远小于入射离子能量,求解了纵向弥散距离;并且可以求解横向偏转距离.这些计算对实验上用高能离子加热冷的稠密等离子体,然后进行科学研究具有指导作用,并且可以用来研究快点火的可能性.

关键词：高能离子福克-普朗克方程

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星间激光通讯中的精跟踪研究

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物理学报 2005年第11期54卷 5149-5156页

作者：刘锡民刘立人孙建锋郎海涛潘卫清赵栋中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室上海201800

星间激光通讯中,精跟踪起着十分重要的作用,而精密偏转镜(FSM)是精跟踪系统中最为关键的部件.基于光学矢量反射定律,推导得到了FSM的精确光学特性,这一特性为精跟踪控制系统提供了精确的理论依据.设计了基于FSM精确光学特性的精跟踪控... 详细信息

星间激光通讯中,精跟踪起着十分重要的作用,而精密偏转镜(FSM)是精跟踪系统中最为关键的部件.基于光学矢量反射定律,推导得到了FSM的精确光学特性,这一特性为精跟踪控制系统提供了精确的理论依据.设计了基于FSM精确光学特性的精跟踪控制系统,对系统整定所用的单纯形法进行了两点重要改进,并对所设计的精跟踪系统进行了数字模拟,由此实现了对FSM的精确控制,提高了精跟踪系统的精确性;将光学衍射超分辨原理应用到星间激光通讯中.利用三区位相光瞳滤波器的超分辨性能,改变光学系统的点扩散函数,从而改变接收端焦平面上的光强分布.由此减小接收衍射光斑的大小,提高系统的光学分辨能力,从而提高精跟踪系统的精确性.

关键词：星间激光通讯,精跟踪,精密偏转镜(FSM),超分辨,光瞳滤波器光通讯精跟踪跟踪控制系统跟踪系统光学特性光瞳滤波器点扩散函数 FSM 反射定律

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激光薄膜元件内微缺陷的表征分析

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中国激光 2023年第2期50卷 50-56页

作者：崔云张革赵元安邵宇川朱美萍易葵邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院强激光材料重点实验室上海201800

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)... 详细信息

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)是导致LIDT降低的重要原因。通过精准定位切割、三维重构的方法,表征膜料喷溅和基底抛光产生的微缺陷的形貌结构,并对其激光辐照前后的元素分布进行了分析。研究结果为镀制工艺、基底加工工艺的改进提供了参考。

关键词：薄膜激光损伤微缺陷喷溅基底抛光

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基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致失真的复原

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物理学报 2005年第10期54卷 4747-4753页

作者：步扬王向朝中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室上海201800

理论分析和讨论了基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致信号失真的复原和补偿机理,数值模拟了在交叉相位调制作用下,高斯脉冲在中距相位共轭光纤系统中的传输演化过程.结果表明,频域相位共轭技术能够抑制交叉相位调制对光纤系统中传... 详细信息

理论分析和讨论了基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致信号失真的复原和补偿机理,数值模拟了在交叉相位调制作用下,高斯脉冲在中距相位共轭光纤系统中的传输演化过程.结果表明,频域相位共轭技术能够抑制交叉相位调制对光纤系统中传输信号的损害,复原其所导致的信号失真,并能够同步补偿群速度色散和自相位调制非线性效应所导致的信号失真.合适的初始脉冲时延和初始脉冲啁啾有利于频域相位共轭技术对交叉相位调制所致信号失真的抑制.

关键词：频域相位共轭交叉相位调制色散自相位调制相位共轭信号失真技术频域复原光纤系统

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