Nghiên cứu chế tạo hệ thống laser rắn dùng trong nghiên cứu khoa học, đào tạo và ứng dụng

Chủ nhiệm đề tài GS.TS.Nguyễn Đại Hưng
Đơn vị thực hiện Viện Vật lý
Thời gian thực hiện 2006 - 2007
Tổng kinh phí 380 triệu đồng
Nội dung đề tài

Mục tiêu:

Chế tạo hệ thống laser rắn (sử dụng một số công nghệ quang tử hiện đại) có ứng dụng quan trọng trong nghiên cứu khoa học, ứng dụng và đào tạo cụ thể là :

  • Công nghệ chế tạo các hệ thống Laser rắn (Nd : YVO4) bơm bằng laser bán dẫn, phát liên tục tại bước sóng 1064 nm công suất cao (tới 1000 mW).
  • Công nghệ chế tạo các hệ thống Laser rắn (Nd : YVO4) bơm bằng laser bán dẫn, phát xung ngắn nano-giây (10-7 - 10-9 giây), tần số lặp lại cao (KHz), công suất trung bình lớn, nhờ sử dụng kỹ thuật biến điệu độ phẩm chất của buồng cộng hưởng laser bằng môi trường hấp thụ bão hòa rắn.
  • Đào tạo nhân lực KH - CN có trình độ cao (sau đại học) trong công nghệ quang tử hiện đại.
  • Tăng cường cơ sở vật chất về thiết bị nghiên cứu khoa học cho các đơn vị nghiên cứu, ứng dụng và đào tạo trong Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và trong nước.

Nội dung nghiên cứu


Tiến hành nghiên cứu toàn diện cả về lý thuyết và thực nghiệm cũng như thiết kế, gia công và chế tạo cho hệ thống laser này. Tập trung vào các nội dung sau:

  • Công nghệ bơm bằng laser bán dẫn công suất cao cho các laser rắn.
  • Công nghệ laser rắn, công suất cao, tần số hoạt động xung cao.
  • Các kỹ thuật biến điệu độ phẩm chất của buồng cộng hưởng (BCH) laser, đặc biệt kỹ thuật Q-switching với tinh thể hấp thụ bão hòa trong BCH.
  • Các kỹ thuật biến đổi tần số trên hiệu ứng quang học phi tuyến.
  • Các công nghệ phát triển các hệ thống laser toàn rắn nanô-giây, kích thước nhỏ gọn, tần số xung cao, công suất trung bình lớn - đáp ứng các đặc điểm khai thác và sử dụng ở Việt Nam.
Kết quả đạt được
  1. Đã nghiên cứu, làm chủ và phát triển vật lý và công nghệ Laser toàn rắn phát liên tục công suất cao được bơm bằng laser bán dẫn. Đã thiết kế và chế tạo thành công 01 hệ laser rắn phát liên tục tại 1064 nm với công suất trung bình trên 1000 mW (hạn chế bởi công suất bơm < 1099 mW).
  2. Đã nghiên cứu, làm chủ và phát triển vật lý và công nghệ laser toàn rắn phát xung ngắn sử dụng kỹ thuật quá độ BCH, được bơm xung bằng laser bán dẫn. Đã thiết kế chế tạo thành công 01 hệ laser rắn phát xung ngắn tới 93 ns, tần số xung có thể tới 10 KHz tại 1064 nm với công suất trung bình vài trăm mW.
  3. Đã nghiên cứu, làm chủ và phát triển vật lý và công nghệ Laser toàn rắn phát xung ngắn nanô-giây, sử dụng kỹ thuật biến điệu thụ động độ phẩm chất BCH bằng tinh thể Cr4+ :YAG, được bơm xung bằng laser bán dẫn. Đã thiết kế chế tạo thành công 01 hệ laser rắn phát xung nano-giây (ngắn tới 22 ns), tần số 45 KHz với công suất trung bình trên 350 mW tại 1064 nm (hạn chế bởi công suất bơm < 1900 mW).
  4. Đã nghiên cứu, làm chủ và phát triển vật lý và công nghệ Laser toàn rắn phát xung ngắn nano-giây, tần số xung cao sử dụng cơ chế biến điệu thụ động độ phẩm chất BCH bằng gương bán dẫn hấp thụ bão hòa SESAM, được bơm bằng laser bán dẫn. Đã thiết kế và chế tạo thành công 01 hệ laser rắn phát xung nano-giây, tần số xung laser tới 2000 KHz (ngắn tới 20 ns) với công suất trung bình 500 mW (hai lối ra) tại 1064 nm (hạn chế công suất bơm <1900 mW).
  5. Đã nghiên cứu, làm chủ và phát triển vật lý và công nghệ Laser toàn rắn phát xung ngắn picô-giây mode-locking, tần số thấp nhờ sử dụng BCH siêu dài. Đã thiết kế và chế tạo thành công 01 hệ laser rắn phát xung picô-giây (12ps), tần số xung laser thấp 10 MHz (khoảng cách hai xung lasre liên tiếp 100 ns) với công suất trung bình 450 mW tại 1064 nm và 532 nm (hạn chế công suất bơm < 1900 mW).

Kết quả ứng dụng

 

  1. Một (01) hệ thống laser toàn rắn Nd: YVO4 phát xung cực ngắn picô-giây với BCH dài (19 m) đang được sử dụng tại Phòng Quang phổ laser (Viện Vật lý và Điện tử) để thực hiện các nghiên cứu cần có độ phân giải thời gian cao (~250 ps), lần đầu tiên được thực hiện ở Việt Nam, như: Nghiên cứu quá trình động học trong sự truyền năng lượng của vật liệu laser gồm hỗn hợp phân tử hữu cơ donor và acceptor. Đo hưởng ứng thời gian của các hệ quang - điện tử (tới ~250 ps). Đo quang phổ phân giải theo thời gian (~1 ns) của các vật liệu quang tử.
  2. Một (01) hệ thống laser rắn Nd:  YVO4 mode-locking phát xung cực ngắn 10 picô-giây đang được sử dụng tại Khoa Vật lý  (Đại học KHTN Hà Nội) cho nghiên cứu quang học quang phổ và đào tạo.
  3. Một (01) hệ thống bài các thực nghiệm quang tử - laser toàn rắn (theo mẫu và nội dung của Đại học Bufflo - Mỹ và các đại học CHLB Đức) đang được phát triển- chuẩn bị cho yêu cầu thực nghiệm vật lý của Khoa Vật lý, trường Đại học KH&CN Hà Nội.
  4. Các (03) loại hệ thống laser: Laser hồng ngoại 1064 nm toàn rắn công suất cao; laser phát xung nanô-giây tần số xung cao; Laser toàn rắn phát xung cực ngắn mode-locking - đã được yêu cầu sử dụng để phối hợp với Học viện kỹ thuật quân sự (100 Hoàng Quốc Việt) đào tạo (02 khóa, 2006,và 2007) 23 học viên cao học quân sự về Công nghệ laser hồng ngoại và ứng dụng.
  5. Đề tài đã nhận được yêu cầu hợp tác và hợp đồng đặt mua một số laser toàn rắn hồng ngoại bơm bằng laser bán dẫn của một số Công ty Thiết bị khoa học và trường đại học...
Sản phẩm
  • 01 hệ thống Laser rắn hồng ngoại phát liên tục công suất cao, được bơm bằng laser bán dẫn, có các chỉ tiêu kỹ thuật và công nghệ như nội dung nghiên cứu đề ra.
  • Công nghệ Laser rắn hồng ngoại phát xung ngắn, tần số 10 KHz sử dụng kỹ thuật quá độ BCH laser.
  • Hệ thống Laser biến điệu độ phẩm chất bằng tinh thể Cr4+ : YAG phát xung nanô-giây với tần số xung KHz, công suất xung cao.
  • Công nghệ Laser biến điệu độ phẩm chất bằng SESAM phát xung nanô-giây với tần số xung MHz.
  • Hệ thống Laser phát xung cực ngắn 12 picô-giây với tần số xung 10 MHz (BCH siêu dài).
  • Hệ thống đo “tức thời” xung laser cực ngắn tần số cao.
  • Các kết quả khoa học công nghệ đã công bố: 14 kết quả.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".