新型晶体材料及器件技术

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。通过对晶体材料基本性能、生长制备工艺的摸索，结合晶体在激光器中应用的实际需求开展深入研究，顺利完成了任务书中规定的任务，获得一批性能优异、稳定可靠、可批量生产的激光材料和人工晶体，并开展了激光性能表征实验，初步应用于新型激光器及频率变换领域。     

高功率、高光束质量垂直腔面发射激光技术研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为一种结构紧凑，性能优良的新型半导体激光光源被广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。近年来高功率VCSEL单元器件及高密度二维集成技术的发展使其进一步展现出在激光测距、激光雷达、固体激光泵浦以及激光加工等高功率激光应用领域的巨大潜力。     

CBO晶体三倍频紫外激光（355nm）输出功率达到17．7W

高功率紫外全固态激光器是近年来全固态激光器技术发展的一个重大方向,先进制造业和信息产业所需的355nm紫外高功率激光可通过非线性光学晶体对Nd:YAG激光(1064nm)三倍频来获取。我国发明的LiB3O5(LBO)晶体被公认为是目前最适合用于高平均功率全固态激光器的三倍频晶体。CsB3O5     

大尺寸掺镁化学计量比LiNbO3、LiTaO3光学超晶格材料和全固态白光激光器

本课题主要在我们已有的工作基础上,改进微结构材料的极化制备技术,研制大尺寸、高损伤阈值的掺镁化学计量比铌酸锂（MgSLN）和钽酸锂（MgSLT）光学超晶格材料,同时优化超晶格结构设计,研究多个非线性光学耦合过程的方案,研制出输出大功率全固态红、绿、蓝三基色激光器和准白光激光器,解决材料和器件产业化方面的关键技术,为最终实现产业化奠定基础。     

精医尚德 大美之道——记北京空军总医院激光整形美容中心主任魏宁

早在1917年，爱因斯坦就预言受激辐射的存在和光放大的可能，继而建立了激光的基本理论。20世纪90年代起，随着科学的进步和激光技术的发展，医用激光器与电子计算机、纤维内镜、图像分析、摄像录像、荧光光谱、X线和超声等新技术不断结合，使医用激光器朝着高性能、智能化、微型化及专科化方向发展。新型美容激光机如雨后春笋般涌现，并取得了非常显著的成就。     

射频激励扩散型冷却千瓦级CO2激光器

一、主要技术内容 大功率CO2激光器件是激光加工业的核心技术器件.激光加工具有精度高、性能好、便于控制、一机多用和降低加工成本等优点,是很多领域技术改造的首选方案.国际上在大功率CO2激光器技术方面的研究趋势是朝着小型化、高质量光束输出、高总效率和低成本方向发展.     

高功率半导体激光结构材料表面性能增强技术研究

激光表面技术是材料表面改性中极具发展和应用空间的技术之一,是集材料科学、材料加工、表面科学、制造与设计、自动控制、激光等为一体的系统技术。随着我国从制造大国走向制造强国,对该技术的需求将日趋增加。本项目采用“2＋2”的国际产学研合作模式,     

光电功能晶体：结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程的研究

光电功能晶体的研究成果是当代微电子和光电子产业新材料、新器件的源泉,在国民经济和国防建设中起着十分重要的作用."光电功能晶体结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程的研究"项目经过前两年的工作较好地完成了预期的计划任务,并在几个重要方面有所进展.其中,由本项目的研究组发明的深紫外非线性光学晶体KBBF和KABO晶体取得了突破,KBBF晶体实现了波长为200nm的激光有效功率输出,KABO已长出可供实用化的厘米量级的晶体,并实现了波长为266nm的激光输出;利用"一维人工准晶"研制成功同时能输出绿光与紫外光以及红光与蓝光的两种类型的全固态双波长激光器原型,为今后3年实现多波长全固态激光器以及建立耦合和级联非线性光学开辟了道路;通过项目内研究组间的强强联合,在YCOB晶体的实用化进程中取得了突破性进展,得到了国际公认;以铁电体为一侧,以半导体、超导体、铁磁体为另一侧的异质结的研究也取得了有意义的进展.这些成果的取得,为今后3年实现本项目5年的预期目标创造了有利条件.     

波形控制能量负反馈激光焊接机技术及产业化

激光焊接技术在工业加工领域的应用前景日益广泛，技术日益成熟，已成为集光、机、电、计算机和材料等多个学科技术于一体的先进制造方法。材料和设备方面的进步使激光焊接成为可能，这早在欧洲已经得到了证明。激光焊接技术对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用。     

飞秒激光3D打印蛋白质光子器件

蛋白质是生命活动得以进行的重要物质基础。经过长期的自然进化,多种多样的蛋白质分子结构、性质、功能独特而又千差万别,且很多都难以被人工材料所仿制和替代。近年来,人们将各种蛋白质(及衍生物)基生物材料与先进微纳加工和集成技术有机结合,以蛋白质为重要、关键乃至核心材料,实现了各种新型功能化微纳结构、器件与集成系统——这已成为蛋白质基生物材料的一个重要的前沿研究方向、应用领域和发展趋势。尤其是蛋白质(及衍生物)在微纳光/电(子)相关的多学科领域交叉性应用方兴未艾。但是,大部分微纳加工成型技术在亚微米乃至纳米精度真三维等能力上的不足或缺失,限制了蛋白质基生物材料在微纳尺度应用的进一步发展(尤其是三维光子器件与系统)。而另一方面,利用飞秒激光直写技术,人们已经成功地制备了各种器件构型的高质量二维和三维微纳光子器件。本文着重介绍利用蛋白质材基的飞秒激光直写技术。首先,以蛋白质基材料作为人工合成聚合物的环境、生物兼容理想替代材料,获得亚微米乃至纳米级精度的各种高质量二维和三维蛋白质基微纳光/电器件,较好地实现其原型功能;其次充分挖掘、利用蛋白质本征性质,赋予所制备器件新颖多样的特性与功能。最终实现在材料功能特性和器件几何构型上"双重"任意设计和可控的飞秒激光直写定制,而有助于推动其多样化的应用拓展。     

低耗能高温非金属矿物聚合材料技术研究与示范

本课题以非金属矿物资源高效综合利用和绿色节能为背景,着眼于我国优势非金属矿产资源,针对我国高品位铝矾土矿产资源面临消耗殆尽,大量富含氧化铝煤矸石和粉煤灰固体废弃物排放堆积地表以及我国工业窑炉用炉衬材料急需节能需求的更新换代的现状,提出以低杂质生矾土、低杂质煤矸石、红柱石、蓝晶石、菱镁矿生矿粉等非金属矿和低铁高铝粉煤灰等工业废弃物为原料合成轻质耐高温节能型矿物材料骨料,并采用合成的轻质骨料和粉料添加适宜的胶凝剂和外加剂,制备浇注型和喷涂型轻质耐高温矿物胶凝材料。本课题可以解决节能耐高温炉衬材料制造成本高和能耗大的突出问题,达到非金属矿物综合高效利用和生产耐高温高效节能炉衬材料目的,为大型高温设备提供高效节能材料的保障。课题研究成果将给国家高温工业窑炉用轻质低耗能非金属矿物聚合材料带来良好经济效益,并且对推动高性能低成本低耗能非金属矿物聚合材料的理论研究、技术发展、产业示范以及人才队伍的建设也具有重要意义。     

激光显示的概念与分析

激光显示相关的技术，是一种新兴的显示领域技术，其将激光光源作为主导，具有色域覆盖区域大、饱和度高和方便实现较高分辨和大屏幕影像等特点。文章介绍了激光显示的概念、特点、现存状态与发展趋势，讨论了激光显示的优势以及现阶段所存在的主要问题，分析了激光显示的发展前景，展示了激光显示作为新生一代显示相关技术的巨大潜力。     

超大屏幕激光数字影院技术研究

1课题概况我国激光显示技术的研究水平与国际同步,在某些关键技术方面处于国际领先水平。本课题重点开展高效率泵浦与耦合技术、谐振腔设计、非线性频率变换合理化以及半导体激光频率变换技术和多光子吸收直接产生可见光激光,获得百瓦级RGB激光光源;研     

压电纤维复合材料有序生长制备技术及智能驱动/传感器件

该成果研究了PZT、PMN-PT等系统压电陶瓷的组成、制备技术和性能，创新地提出了用有序生长制备技术制造压电纤维复合材料及智能驱动/传感器件的新方法。本课题制备出微细而平直的压电纤维，通过设计压电纤维复合材料使其具有正交异性特征，实现了单片块状压电元件不具备产生定向应力波的功能，并相应构造了具有正交异性功能的智能驱动/传感新器件及与之配套的可控强度发射和接收装置。建立了一种基于新型（Piezoelectric Fiber Composite，PFC）相控阵超声驱动/传感器件的超声相控阵检测系统，并成功应用于金属结构和混凝土结构的损伤检测，研制了接近国际水平的相控阵超声检测系统的原型机。     

GaN-MOCVD深紫外LED材料生长设备

本课题的主要研究内容是针对GaN基深紫外LED外延材料生长的MOCVD设备的研制、开发和生产。研制的MOCVD设备基本性能指标：     

第二代高温超导带材功能层制备关键技术研究

超导技术是一项综合性的前沿技术，在电力、能源、医学成像、军工和科学仪器等诸多领域具有广泛的应用前景，将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。基于稀土氧化物高温超导材料的第二代高温超导带材具有优越的超导性能和低廉成本，适合于大规模商业化应用，被喻为21世纪最具潜力的电工技术。在新型高温超导材料研究领域，世界各国均投入了大量的人力、物力，并展开激烈的竞争，以期在短期内将高温超导材料大规模应用于实际应用中。     

汽车零件精锻成形技术及关键装备的开发与应用

1项目简介 本项目以提高材料利用率、节能、提高产品质量和生产效率，低生产成本和环保为目的，选择轿车齿轮、发动机进排气门，轿车安全气囊气体发生器和无噪声空调压缩机等关键零件为典型零件，围绕其精锻成形工艺，数字化成形技术，新型模具结构及其优化设计，高精高效精锻压力机等成套技术及设备，进行了研究与开发，取得了多项重要的创新性技术成果。     

在铝及其合金表面制备仿荷叶表面超疏水结构

太赫兹（THz）辐射源是THz技术应用的关键器件。基于半导体的THz辐射源有体积小、易集成等优点。中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室曹俊诚等与加拿大国家研究理事会微结构研究所等单位合作，采用半导体共振光学声子设计和双面金属波导结构研制成功了激射频率为2．9THz的量子级联激光器。研究人员并进一步表征了一组除掺杂浓度外其它参数均相同的THz量子级联激光器，研究发现，     

世界上最亮手持激光器

从CD到DVD，激光技术的触角已经延伸到地球的每一个角落。但科学家研制的激光器中绝大多数能量很小。与科幻作品中可怕的太空激光武器相差十万八千里。不过在研制激光器的道路上，美国Wicked激光公司又向前迈出一步，他们研制的s3氪激光器射程可达到136公里，可以穿过房间点燃纸张，能够从地球大气层锁定地面上的物体。     

化学计量比铌酸锂生长技术和批量生产技术

铌酸锂（LiNbO3，LN）是一种优良的多功能晶体材料，具有良好的压电性能、非线性光学性能、电光及光折变性能等。