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研究背景激光尾波場(chǎng)加速（LaserWakefieldAcceleration,LWFA）憑借比傳統(tǒng)加速器高出千倍以上的加速梯度，有望推動(dòng)加速器朝著小型化、低成本的方向變革，在新型輻射源、醫(yī)學(xué)成像、腫瘤放療等領(lǐng)域潛力巨大。然而，電子束注入機(jī)制在很大程度上決定了最終電子束的能量、能散和穩(wěn)定性。離化注入機(jī)制因其能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生大電量電子束而被廣泛應(yīng)用，但氣體持續(xù)離化導(dǎo)致的連續(xù)注入過(guò)程，使得離化注入機(jī)制得到的電子通常為連續(xù)寬譜，限制了其在高精度物理實(shí)驗(yàn)和緊湊型光源中的應(yīng)用。如何在保持注...

01研究背景為推進(jìn)大氣臭氧多平臺(tái)協(xié)同監(jiān)測(cè)與PM2.5-臭氧協(xié)同控制，亟需發(fā)展高穩(wěn)定可靠的臭氧濃度時(shí)空分布探測(cè)新型光源技術(shù)。當(dāng)前，車載大氣激光雷達(dá)雖被廣泛應(yīng)用，但受限于光源穩(wěn)定性不足及時(shí)空分辨率偏低等技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)仍難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)觀測(cè)。基于此，研究團(tuán)隊(duì)于2020年突破了固體拉曼激光技術(shù)，成功研制出移動(dòng)車載走航式臭氧激光雷達(dá)系統(tǒng)[1]。為進(jìn)一步提升系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性與長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性，團(tuán)隊(duì)近期聚焦于內(nèi)腔固體拉曼激光技術(shù)，創(chuàng)新性地開發(fā)出全固態(tài)免調(diào)諧多波長(zhǎng)臭氧激光雷達(dá)激光光源。該技術(shù)通過(guò)...

研究?jī)?nèi)容相較于傳統(tǒng)量子阱激光器，量子點(diǎn)激光器在抗反饋性能和相位穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，其諧振反饋窗口更寬、相位噪聲和時(shí)間抖動(dòng)更低，因而更適合實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。該研究提出了一種穩(wěn)定的片上光源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用100GHz四階量子點(diǎn)碰撞脈沖鎖模激光器，在單個(gè)器件中同時(shí)實(shí)現(xiàn)AM與FM光頻梳的產(chǎn)生，通過(guò)引入一種低成本的光纖外腔結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)光頻梳工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)調(diào)控，還顯著壓縮了輸出脈沖寬度，獲得的最短脈寬可達(dá)0.61ps，從而為多樣化應(yīng)用提供了更高的靈活性。圖1(a)為量子點(diǎn)碰撞脈...

要理解空芯光纖，我們得先明白傳統(tǒng)光纖為何重要。高錕先生因發(fā)明光纖獲得諾貝爾獎(jiǎng)，因?yàn)楣饫w是光信息和光能量遠(yuǎn)距離傳輸?shù)暮诵妮d體，它開啟了光通信和信息時(shí)代的大門。傳統(tǒng)光纖的本質(zhì)是純度的玻璃絲，利用“全反射”原理將光約束在實(shí)芯的玻璃纖芯中傳輸。其最關(guān)鍵的性能指標(biāo)是損耗，損耗越低，光能傳得越遠(yuǎn)。目前傳統(tǒng)石英光纖損耗已接近其材料理論極限，約在0.14dB/km（在1.5微米波段附近）。圖1傳統(tǒng)光纖損耗曲線這個(gè)極限從何而來(lái)？材料本身有固有缺陷：短波長(zhǎng)端受散射效應(yīng)限制，長(zhǎng)波長(zhǎng)端受材料吸收限制...

封面描繪了中紅外帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）的工作特點(diǎn)。基于高質(zhì)量二類超晶格/量子阱材料的分子束外延生長(zhǎng)，以及二類量子阱人工微結(jié)構(gòu)的W形半導(dǎo)體能帶設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)注入電子的帶間躍遷和級(jí)聯(lián)發(fā)光。脊條型激光器采用上下對(duì)稱性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了激光在兩個(gè)端面的發(fā)射。ICL是一類高效的中紅外激光器，在痕量氣體檢測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制、呼出氣體健康監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景中有重要應(yīng)用。研究背景基于III-V族半導(dǎo)體的二類超晶格（Type-IIsuperlattices）是通過(guò)能帶工程設(shè)計(jì)的一類人工微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，由...

封面圖以中紅外激光光束為核心元素，右側(cè)為傳統(tǒng)法布里-珀羅（FP）激光器的發(fā)散光束（雙瓣?duì)睿笳鞲唠A模混合），左側(cè)為集成多模干涉（MMI）耦合器的激光器輸出的準(zhǔn)直基模光束（單瓣?duì)睿咏苌錁O限）。封面圖直觀對(duì)比了傳統(tǒng)FP激光器與集成MMI耦合器的帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）的光束質(zhì)量差異，突出MMI通過(guò)自映像效應(yīng)抑制高階模、優(yōu)化光束質(zhì)量的原理，衍射極限光束象征研究目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)高功率與高光束質(zhì)量的協(xié)同輸出，為自由空間通信等應(yīng)用提供理想光源。研究背景中紅外（3-4μm）激光在氣體檢測(cè)、...

1背景介紹封面展示了拉曼激光器工作的基本原理及基于塊狀晶體、光纖和片上光波導(dǎo)三種平臺(tái)的拉曼激光產(chǎn)生。拉曼介質(zhì)內(nèi)的微觀粒子受外部激光輻照產(chǎn)生振動(dòng)形成光學(xué)聲子，并向外輻射出波長(zhǎng)紅移的斯托克斯光子，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。在過(guò)去數(shù)十年的發(fā)展中，基于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光器發(fā)展迅速，目前已能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)瓦級(jí)連續(xù)波及峰值功率拍瓦級(jí)脈沖激光輸出，但輸出波長(zhǎng)仍受到增益介質(zhì)能級(jí)結(jié)構(gòu)的限制，如氣體激光器輸出波長(zhǎng)通常為633nm（He-Ne）或10μm附近（CO2），基于鐿（Yb）、釹（Nd）、鉺（Er）、銩（T...

封面展示了GaAs基高功率邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器泵浦固體、氣體和光纖激光器的場(chǎng)景。半導(dǎo)體激光器中的電子和空穴在量子阱結(jié)構(gòu)內(nèi)高效復(fù)合產(chǎn)生光子，經(jīng)諧振腔完成光模場(chǎng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)高功率、高效率、高亮度的激光輸出。工業(yè)化芯片制備、高效率波導(dǎo)設(shè)計(jì)、模式調(diào)控和片上光柵等技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)半導(dǎo)體激光器在功率、電光效率、光束質(zhì)量及光譜調(diào)控等方面不斷突破極限，為當(dāng)代高能激光技術(shù)提供核心驅(qū)動(dòng)力。一、引言GaAs基高功率邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器作為光纖激光器、固體激光器、堿金屬蒸氣激光器等激光系統(tǒng)的核心器件，其發(fā)展始...