项目编号902-2019-F001
项目名称大能量、高平均功率皮秒激光器关键技术研发及应用
候选单位中国科学院半导体研究所
武汉华日精密激光股份有限公司
大恒新纪元科技股份有限公司
候选人于海娟 徐进林 张 翼 林学春 彭 渤 闵大勇 何立东 何超建 刘振林 王奕博
项目简介    皮秒激光是超短脉冲激光技术的代表,它具有超高峰值功率(GW)、超窄脉冲宽度(10-12s)的特点,可以超越传统材料加工的局限,几乎可与任何材料产生相互作用,加工精度达亚微米甚至纳米级,被誉为精细加工领域的颠覆性技术。随着消费电子、新型显示、生物医疗、3D打印、高端装备等领域的快速发展带来巨大市场需求,超短脉冲激光已经成为精密加工技术领域的重要支撑。国际上,以德国、美国和立陶宛为代表的发达国家,在皮秒激光技术领域发展迅速且技术优势明显,我国在皮秒激光技术领域的发展严重滞后:缺乏独立自主的原始创新技术,尤其是百瓦及以上大能量、高功率皮秒激光技术核心技术尚未突破;产业化关键技术匮乏,影响推广和应用。因此,解决提升皮秒脉冲激光的脉冲能量、平均功率的核心关键问题,突破产业化关键技术,实现皮秒激光器推广应用,对于我国超短脉冲激光和精密加工领域的发展具有重要意义。 针对上述问题,项目发明了双脉宽激光和脉冲串皮秒激光技术,解决了单一皮秒脉冲能量提升过程带来的损伤问题,实现平均功率166W、脉冲能量8.3mJ的高能量皮秒脉冲串激光输出,为国际上皮秒脉冲串激光的记录性指标,获得大脉冲能量;采用再生放大、板条放大和侧面泵浦放大三种放大技术优势结合,实现平均功率大于400W、重复频率1MHz、脉冲宽度小于15ps的高平均功率、大脉冲能量皮秒激光输出,为当前国际同类技术的最高功率,实现高平均功率;发明了多脉冲抑制倍周期的方法,实现重复频率1kHz~1MHz、单脉冲能量10μJ~1mJ无倍周期连续可调的皮秒激光器,填补了同类产品指标空白,实现高重复频率;突破了寄生振荡抑制首脉冲和POD (pulse on demand)控制方法,实现了工程化应用中脉冲能量均一和脉冲个数精准控制,突破产业化关键技术。 在皮秒激光技术领域形成发明专利36项,发表SCI论文40余篇,实现了我国双脉宽皮秒激光器,166W、8.3mJ高能量皮秒脉冲串激光器,200W/400W、1MHz高功率高能量皮秒固体激光器从无到有的创新跨越。实现100W皮秒激光器和35W紫外皮秒激光器批量制造,用于华为手机等全面屏切割、手表精密部件加工等领域,获得世界著名半导体行业激光加工设备供应商日本Disco公司的试用订单,直接和间接经济效益突破亿元。有力支撑了北京市乃至我国精密测距测量、超精密半导体激光制造领域、精密电力电子器件制造领域的发展。

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