國內首台產品级掺镱高功率飛秒振荡器在北京量子院開發完成

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近日，北京量子信息科學钻研院（简称“量子院”）全光量子源團队開辟完成為了海內首台產物级高功率飛秒振荡器——Fermion-007。该產物补充了海內瓦量级飛秒振荡器的產物空缺黃連抑菌液, ，在國際上唯一立陶宛Light Conversion等少数几家公司具備至關技能指標的產物。Fermion-007采纳了多項立异技能，仅一级振荡器便可输出大於7W、重频80MHz的飛秒脉冲激光，其指標、靠得住性均到達國際先辈程度。今朝，研發團队已接到超快電镜利用范畴的贸易互助定单。

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產物及機能简介

作為發生飛秒脉冲激光的“種子”，超快飛秒振荡器（Ultrafast femtosecond oscillator）具備高重频、高光束質量等上風，但输出功率廣泛较低，常常必要對其举行功率放大以知足利用需求。但是，這類“振荡器+放大器”的技能线路會大大增长體系繁杂度，致使本錢變高、靠得住性變差，從而限定了飛秒激光的受眾范畴。别的，超快電镜、飛秒雙光子顯微成像等利用對激光反复频率也有较高请求，是以，高功率飛秒振荡器成為相干范畴的急需產物。

飛秒振荡器重要分為光纤和固體两大類。固體振荡器固然技能難度较高，但最高输出功率比光纤高3個量级，且具備更高重频和更长的锁模器件寿命，是知足利用需求的最好技能方案。两者的详细比拟見表1。

表1 光纤、固體飛秒振荡器参数比拟

基於上述利用需乞降技能线路阐發，北京量子院開辟了Fermion系列高功率全固态（DPSS）飛秒振荡器。在不必要分外放大的环境下，Fermion-007可直接输出大於7W、80MHz的飛秒脉冲激光，脉冲宽度~120fs，中間波长1035nm。别的，输出激光還具備優秀的光束質量和持久不乱性，两维M2小於1.2，12小時持续運轉功率均方根值小於0.3%。

Fermion-007 光谱及脉冲宽度丈量

Fermion-007 光束質量及持久不乱性

工程化是激光器從實行样機蜕酿成可用產物的焦點环节。Fermion-007采纳了低热阻晶體封装、一體化密封、温湿度负反馈节制等多項工程技能，并對腔體、冷却模组的設計举行了摹拟優化，以低落高泵核輻射水質檢測儀,浦热量對激光器運行情况的晦气影生髪推薦,响。激光器采纳克尔透镜锁模（Kerr-lens mode locking）作為飛秒脉冲發生、保持的機制，比拟可饱和吸取體（SESAM）具備更长的寿命和更高的器件靠得住性。别的，研發團队初次将新型“射频同步技能”利用到Fermion-007中，用以自启動及保持飛秒锁模状况，從底子上降服了克尔透镜锁模飛秒振荡器持久存在的“失锁”問题。

Fermion-007 機器热散布及水路的摹拟

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重點利用與項目互助

高功率飛秒振荡器在雙光子顯微成像、光参量泵浦等范畴利用遍及。比年来，跟着相干技能的成长，超快電镜、超快電子衍射等尺度化儀器對此類激光器的市場需求也在敏捷晋升。

超快電子顯微镜（Ultrafast electron microscopy(UEM)）是由傳统電镜進级革新而成的高端阐發儀器，“飛秒激光驱動工夫极”體系是其新增的焦點模块。進级後的超快電镜除具有原子標准的空間辨别率外，還具備飛秒-皮秒標准的超高時候辨别率，由此成為钻研質料動力學進程的有力东西。

Fermion系列產物在超快電镜中的利用

研發團队與相瓜葛统商展開了新型超快電镜開辟的前沿互助，初次提出操纵飛秒振荡器發生高重频的超快電子，以低落激光脉冲對工夫极酿成的损感冒險。该方案有望從底子上解决此類儀器持久存在的工夫极靠得住性問题，提崇高高贵快電镜產物的利用寿命和市場竞争力。据互助體系商的预估，超快電镜将来3年总市場需求量可到達50台/年。

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研發團队先容

高功率飛秒振荡器是量子院全光量子源團队於早洩吃什麼藥,子蛟助理钻研員主导完成的钻研項目。全光量子源團队於2020年由鲁巍傳授组建，從属於北京量子院技能財產開辟中間。團队致力於打造支持量子財產相干的關頭激光装備，包含超快超强激光装配（TW-PW體系）、激光加快桌面光源及利用、新型高端科研飛秒激光器的前沿技能钻研、產物研發及財產化落地。