河北工业大学科技成果推介（第十期）|光学|河北工业大学|激光器|皮秒|纳秒|脉冲

高能高峰值功率脉冲激光技术

成果单位：河北工业大学

项目阶段：研制

技术领域：电子技术

合作方式：双方商定

项目简介：

为满足高峰值功率激光在光电对抗、激光测距、激光雷达和激光制导等技术领域的迫切需求，研究高重频大能量百皮秒固体激光器具有重要的科学意义和应用价值。板条激光放大技术是实现分布式激光散热介质高效率、高增益短脉冲能量提取和放大的有效技术。本项目开展高功率超短激光脉冲放大技术，复杂激光器综合控制状态监测技术，超强超短激光放大过程中的光束质量控制技术以及高强度激光辐照下的元器件抗光学损伤技术。开发了具有重频频率>1kHz，单脉冲能量>1J，峰值功率>2GW高光束质量固体激光光源。

市场前景：

高峰值功率KHz激光器在军事领域光电对抗中有着重要作用，尤其是近年来，各国对于无人机在战场上高频次的应用，使得对于无人机进行低成本、高效率、可循环使用的装备研发越加重要。随着全固态皮秒激光技术的发展，高能皮秒红外激光在微加工和激光清洗领域也备受重视。与纳秒激光加工相比，皮秒激光微加工有更小的热影响区和更高的加工精度及加工质量。与飞秒激光器相比，皮秒激光器不仅结构简单、造价低、稳定可靠，而且皮秒激光器可以提供较高的平均功率和较好的光束质量，具有广泛的应用市场。

实施条件:

该项目技术转化时需要在标准光学实验室环境下组装与调试，需要激光泵浦和散热条件下的激光电源和水冷机等设备，需要匹配具有激光专业的专业技术人员。

知识产权情况:

该成果获得授权国家实用新型专利1项:可调谐双波长板条激光器，专利号:CN217469094U。

成果照片：

大功率中红外纳秒激光器

成果单位：河北工业大学

项目阶段：试生产

技术领域：电子技术

合作方式：合作开发、技术转让

项目简介：

针对大功率中红外激光在医学、通信、大气探测、遥感和光电对抗等领域有着重要的需求，本项目利用大功率掺Tm光纤激光器作为泵浦源，实现了掺Ho晶体在2um波段大于30W的纳秒脉冲激光。同时，以此作为泵浦光源，采用光参量振荡(OPO)技术在3~4um的中红外波段实现了重复频率在kHz量级，脉冲宽度小于40ns，光束质量因子M2<1.8，功率大于10W的激光输出，12h功率的输出稳定性(RMS)为1.9%。

市场前景:

3~4um中红外波段是一个重要的光谱区间，它不但覆盖了众多气体分子及化学键的吸收峰，同时也是个重要的大气传输窗口，因此位于该区间的激光在气体监测、光电对抗、材料加工、空间通信等领域具有重要的应用价值。

实施条件:

激光器的研制以及调试需要在配有光学平台的超净间内进行，同时需要配套的光学、机械以及电学相关人员以及工作条件。设备生产过程中需要进行光路调试、机械件的设计及加工和设备控制系统研发等操作。

成果照片：

用于跨空海界面激光声通信与探测的高重频大能脉冲激光器

成果单位：河北工业大学

项目阶段：试生产

技术领域：电子技术

合作方式：双方商定

项目简介：

激光声跨空海界面通信与探测是一种以激光致声技术和激光多普勒测振技术为基础，实现跨介质双向通信和空中对水下探测为目标的研究方案。激光致声技术是一种全新的水下声源激发模式，既能够作为下行通信的信号源，又能作为主动探测的激发声源。该技术有望在跨介质通信、导航、潜艇探测、鱼群探测、海洋资源勘探、海底地貌勘探等方面发挥作用。本项目开发了具有重频频率500Hz，单脉冲能量>500mJ，脉冲宽度为~10ns，光束质量因子<1.2的高稳定度固体激光光源。

市场前景:

相较于传统的声音换能器，激光致声技术的优点除了不仅声源脉冲窄(更高的距离识别精度)，频带范围宽(更丰富的频率分量)，更加重要的是它是一种非接触式的激发声源，可以被普遍用于舰载或者机载平台，远距离实现跨介质光和声的转换，有望在跨介质通信，探测，成像以及定位等方面得到应用。此外，此种高重频大能量纳秒激光器还可广泛应用于深远海蓝绿激光通信、极地激光辅助破冰等领域。该技术有望在跨介质通信、导航、潜艇探测、鱼群探测、海洋资源勘探、海底地貌勘探等方面发挥作用。

实施条件:

成果照片：

用于消杀的百皮秒紫外激光器

成果单位：河北工业大学

项目阶段：研制

技术领域：电子技术

合作方式：合作开发、技术转让、双方商定

项目简介

该激光器利用等泵放大器产生1064nm高能纳秒激光，利用SBS,脉冲压缩技术将纳秒激光压缩到皮秒量级，大大提高了峰值功率，随后对皮秒激光进行放大，通过非线性倍频晶体进行频率变换，最终达到266nm。紫外杀菌消毒主要依靠紫外激光照射新冠病毒时，一是RNA链中会产生环丁烷嘧啶二聚体，使得RNA发生交联，阻止RNA解旋复制，抑制病毒繁殖;二是紫外激光直接与核酸蛋白作用，破坏病毒结构。实践表明紫外激光可以有效杀灭几乎所有病毒和微生物。相较于传统汞灯，266nm紫外百皮秒激光具有单脉冲能量大、准直性好、消杀能力强的优势，可广泛应用到类似于方舱医院消杀、隔离宾馆中央空调、医疗废物大范围消杀等抗疫一线环境场所中。

市场前景:

新型冠状病毒疫情仍在肆虐全球，引发了全球危机，人们谈疫色变。传统的消杀方式是依靠喷洒加氯84消毒液，容易产生"三致"消毒副产物，寻找一种"高效、可靠和经济"的消毒方法迫在眉捷。高峰值脉冲功率对病毒RNA产生不可逆的影响并产生活性物质，可破坏基因组和其他细胞内成分，造成致死和亚致死效应。因此，利用266nm紫外百皮秒激光实现有效消杀的最低紫外激光能量密度为20mJ/cm2，在此剂量下可以达到较好的消毒灭菌效果(>99.9999%)。针对高能纳秒266nm紫外激光器对新冠病毒高效消杀作用的迫切需求，开展高峰值功率、百皮秒266nm紫外激光具有重要的应用价值。

实施条件:

该项目技术转化时需要在标准光学实验室环境下组装与调试，需要匹配具有激光专业的专业技术人员。

知识产权情况:

该成果授权实用性性专利1项:一种百皮秒266nm紫外消毒杀菌激光器，专利号:CN218828400U。

成果照片：

材料电学及光学低温特性测试技术

成果单位：河北工业大学

项目阶段：其他

技术领域：电子技术

合作方式：双方商定

项目简介:

测量材料电学及光学参数低温特性的技术主要包括:使用半导体制冷片冷端对测量腔室进行制冷，并通过温度传感器和控制器对测量腔室温度进行闭环控制，通过空气作为媒质对待测电学元件进行热交换以实现低温环境，进而实现材料特性的测量。测量低温根据制冷片的多少进行调节，控制精度可以达到0.1C。制冷装置具有价格低、小巧、噪音小、无振动、使用简单、易维护、无耗材、功耗小等优点。

市场前景:

低温装置及材料低温特性测试技术可以应用到材料电学及光学低温特性的实验室测量和实际生产中，探究材料物理特性随温度的变化趋势，比如:1.物理实验开发;2.科学实验探究;3.实际生产材料选择。

实施条件:

制冷装置分别由制冷系统、散热系统、测量系统以及控制系统四部分构成。制冷系统主要部件为半导体制冷片;散热系统主要包括水冷装置、水泵以及散热风扇;测量系统主要由封闭制冷腔室和放置待测元件的吊架组成;控制系统主要由温度控制器、温度传感器组成。

需要搭建测试系统，所需设备包括:精密LCR表、计算机、交流信号源、数字示波器、光学导轨、光学元件等。

知识产权情况:

该成果获得授权发明专利1项:一种测量电学参数低温特性的装置和方法，专利号:ZL202010944999.0。

成果照片：

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