太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。

本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 飞秒激光金属表面彩色微条纹全息精密制造装备开发，突破金属表面各类微条纹结构精密加工需求，实现视觉上多层次、多区域幻彩效果显示；相较于传统颜料制备彩色条纹，采用激光制备技术的金属表面彩色视觉效果依赖于表面微纳米结构，不会因金属表面氧化改变显示效果，也不存在掉色等现象，更具有使用价值，非常适用于3C、金属模具加工、纪念币、珠宝制造以及特殊信息存储和防伪等领域。 本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。技术优势体现在： （1）采用高精密电机控制偏振态镜片旋转扫描装置，同步实现激光加工参数、光束角度线偏振与圆偏振镜片精密偏摆控制，突破光束偏振态多维调控，形成精密激光加工工艺数据库； （2）配套国产飞秒激光器，由激光器性能优化角度改善激光加工效果，于激光器内部实现脉冲调制，减少外部控制环节； （3）基于自主开发的控制系统，实现工艺参数到控制系统集成，简化操作以提高加工效率；满足根据实际应用需求实现特定功能开发。

产品详细介绍PLASMA CO2激光器是PLASM气体放电产品中的佼佼者。此激光器可以最大程度地把电能转化为激光发射能量，并能够提供连续20KW的功率输出并可以产生单次100kJ的脉冲能量。CO2激光器是利用CO2分子在红外光谱区域（9~10微米）受激发越迁而发射激光的激光器。所有的CO2激光器都是把CO2:N2:He以不同的比例混合并加入少量的Xe气体，它可以提供连续和不连续的输出可用于光化学、环境检测系统以及红外探测系统。它具有空间的高指向性及同一性，其高质量的光束同样可以低功率输出（50~100W）用于机器的钻孔、焊接、雕刻材料等用途。PLASMA CO2激光器质量高，寿命长，价格公道合理。产品系列LCD系列LG系列产品名称： PLASMA LG系列CO2激光器产品类别： 激光系列产品 → CO2激光器产品编号： 4258492116产品信息： 产品名称： PLASMA LCD系列CO2激光器产品类别： 激光系列产品 → CO2激光器产品编号： 4258465016产品信息： 产品名称： PLASMACO2激光器产品类别： 激光系列产品 → CO2激光器产品编号： 42414192516产品信息：【激光系列产品】 光纤激光器  多模泵浦激光器  激光二极管未封装bar  激光二极管冷却装置  激光器电源  氦氖激光器  CO2激光器  半导体泵浦激光器  氩离子激光器  氦镉激光器  氮分子激光器  皮秒激光器  激光二极管电源  激光光谱测量  激光能量计/功率计  激光雕刻、打标、切割机  激光二极管模块  深紫外、紫外固体激光器  超快飞秒激光器  热电制冷产品  激光光束定位系统  激光光束分析仪  视频显微镜测量系统  激光准直器  多通道激光功率计  半导体激光器  激光测距仪  红外激光显示卡  调Q激光器  激光护目镜  光学平台  光学调整架  光学微调架  可调嵌入式光学调整架  倾斜位移台  通用调整台  光学延迟线  手动位移台  XY位移台  光学旋转台  角位移调整台  激光器附件  可变光阑  扩束镜  拉曼激光器  大功率光纤耦合激光器  单模垂直腔面发射激光器  紧凑型氩离子激光器  新型氩离子激光器 

主要功能和应用领域：非线性光学应用；光纤传感；激光雷达；时间可分辨的荧光分析；赝单光子源产生；量子纠缠光源 技术指标： 重复频率：0.1-300 MHz可设定；最高可达1.25 GHz；脉冲宽度：50皮秒（典型值），25 – 500 皮秒间可设定；周期抖动：10皮秒（典型值）；峰值功率：直接输出峰值功率大于10 mW；结合MOPA技术达到百瓦量级峰值功率；输出波长：1.0/1.3/1.5 微米波段可选；中心波长附近3 nm范围内连续可调，波长可定制；同步电信号：LVTTL电平信号；输出形式：尾纤输出带FC/PC或FC/APC连接头；供电电源：+12V，2A直流；通信接口：RS232；提供重复频率，同步信号脉宽及其延时设定界面 图1 PS-Pulsed 模块输出波长 （nm） 图2 PS-Pulesd模块输出光脉 PS-Pulsed 激光器模块： 输出波长：1.0/1.3/1.5 微米波段可选；中心波长附近3 nm范围内连续可调；波长可定制 重复频率：< 0.1-100 MHz可设定；1-1.2 GHz 可选；脉冲宽度：50皮秒（典型值），25 – 500 皮秒间可设定；周期抖动：10皮秒（典型值）；峰值功率：直接输出峰值功率大于10 mW；结合MOPA技术达到百瓦量级峰值功率；同步电信号：LVTTL电平信号（延时可设）；输出形式：尾纤输出带FC/PC或FC/APC连接头；通信接口：RS232；提供重复频率，同步信号脉宽及其延时设定界面；供电电源：+12V，2A直流 PL-Pulsed 激光器模块是使用直接调制技术实现的皮秒激光脉冲产生模块。模块的典型尺寸为12cm × 8cm，可根据实际条件进行设定。模块具有友好的人机交互界面，对激光脉冲的重复频率和同步输出信号进行灵活设置。激光器输出波长由模块内的温度控制单元进行稳定的控制和调谐。PL-Pulsed 激光器模块可应用在非线性光学、分布式光纤传感、激光雷达、时间可分辨的荧光分析、生物光子学、赝单光子源、量子光学、量子通信以及随机数产生等领域。

基于“介电体超晶格”制备技术，开发了一套适合量产的超晶格材料制备工艺。超晶格材料在激光非线性波长变换、量子纠缠源产生、声学滤波换能等领域有重要应用。以超晶格材料为核心材料，开发出红光、绿光、蓝光、准白光、钠黄光、皮秒锁模以及中红外等多种新型激光器。

PS-Pulsed 激光器模块：输出波长：1.0/1.3/1.5 微米波段可选；中心波长附近3 nm范围内连续可调；波长可定制重复频率：< 0.1-100 MHz可设定；1-1.2 GHz 可选；脉冲宽度：50皮秒（典型值），25 – 500 皮秒间可设定；周期抖动：10皮秒（典型值）；峰值功率：直接输出峰值功率大于10 mW；结合MOPA技术达到百瓦量级峰值功率；同步电信号：LVTTL电平信号（延时可设）；输出形式：尾纤输出带FC/PC或FC/APC连接头；通信接口：RS232；提供重复频率，同步信号脉宽及其延时设定界面；供电电源：+12V，2A直流PL-Pulsed 激光器模块是使用直接调制技术实现的皮秒激光脉冲产生模块。模块的典型尺寸为12cm × 8cm，可根据实际条件进行设定。模块具有友好的人机交互界面，对激光脉冲的重复频率和同步输出信号进行灵活设置。激光器输出波长由模块内的温度控制单元进行稳定的控制和调谐。PL-Pulsed 激光器模块可应用在非线性光学、分布式光纤传感、激光雷达、时间可分辨的荧光分析、生物光子学、赝单光子源、量子光学、量子通信以及随机数产生等领域。

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、维护周期长、运行费用低等优点，是激光加工装备的光源最佳选择，具有十分广阔的市场应用前景，被誉为“光制造时代的核心”。由于技术门槛等原因，目前国内市场光纤激光器产品普遍集中在低功率光纤激光器，而从利润和销售额来看，光纤激光器最大的市场在千瓦级以上的应用，因此高功率光纤激光器产品极具市场空间和投资价值。 经过近两年的持续攻关，学校已掌握一系列研制高功率光纤激光器的关键技术，并自主研制成功连续光纤激光器，与国内同类产品相比，核心技术指标、性能参数均处于

为了更加直观地探究纳米世界，大量研究者致力于发展高时间-空间分辨能力的微纳探测技术，由龚旗煌院士负责的“飞秒-纳米时空分辨光学实验系统” 国家重大科研仪器研制项目正是围绕这一目标开展工作。近日，该重大仪器项目在基于超快光电子显微镜技术实现表面等离激元的多维度探测方面取得重要进展，相关成果于2018年11月19日发表在《自然通讯》 杂志（Manipulation of the dephasing time by strong coupling between localized and propagating surface plasmon modes, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07356-x）。 基于金属纳米粒子的局域表面等离激元因其高局域强度，小局域尺度，高灵敏度等特点，被大量应用在不同领域。但是，几个飞秒的超短模式寿命(dephasing time)大大限制了其应用的广泛性和实用性。该工作设计的多层结构实现了局域表面等离激元和传播表面等离激元的强耦合(图1(a))。动态数值模拟结果也清晰地证明在强耦合下局域表面等离激元模式和传播表面等离激元模式之间的能量交换。近场方面，光电子显微镜对表面等离激元模式进行直接成像，大大突破了原有的远场探测技术的限制。并且结合不同激发光源，实现不同维度的探测。结合波长可调的激光光源，光电子显微镜在频域记录下表面等离激元模式随波长变化的强度演化过程(图1(b))。结合超快泵浦探测技术，光电子显微镜在时域记录下表面等离激元模式随时间变化的演化趋势。该工作更加深入并直观地探测强耦合体系中的能量转换过程，并通过强耦合中失谐量的改变实现模式寿命的操控，相较于未耦合的局域表面等离模式，强耦合的模式寿命由6飞秒(10-15秒)提高到10飞秒。这一研究成果对进一步发展基于表面等离激元的人工光合成、生物传感等应用具有重要的指导价值。图1、（a）光电子显微镜和多层结构示意图，（b）远场和近场探测曲线、不同波长激光激发下光电子显微镜记录的局域表面等离激元模式分布图。 此研究是由北京大学和日本北海道大学共同合作完成，北京大学物理学院博士生杨京寰和重大仪器项目的国际合作者、北海道大学助理教授孙泉为该文章的共同第一作者，北京大学龚旗煌院士和北海道大学Misawa教授为共同通讯作者。除了自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目，该工作还得到了科技部、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、极端光学协同创新中心、“2011计划”量子物质科学协同创新中心、日本文部科学省及学术振兴会、北海道大学纳米技术平台等单位的支持。目前国家重大科研仪器研制项目“飞秒-纳米时空分辨光学实验系统”的研制正在有序推进中，已经取得了一批包括此工作在内的阶段性成果。该实验系统的核心仪器是附带低能电子显微功能的光电子显微镜(PEEM), 其激发光的波长覆盖范围从极紫外到近红外(图2)。下一步该实验系统有望在二维材料、光电材料与器件、表面介观物理等研究领域大显身手、发挥积极作用。图2、北京大学研究团队的飞秒纳米时空分辨系统

该实验系统能够同时实现几个飞秒的超高时间分辨率和四纳米的超高空间分辨率，成为介观光学与微纳光子学研究的强大实验测量手段。

本发明公开了一种窄线宽掺铥光纤激光器，属掺铥光纤激光器技术领域。包括泵浦源、掺铥光纤、泵浦光聚焦透镜、分色镜、激光准直透镜和两个反射式体布拉格光栅（以下简称为ＶＢＧ）。本发明主要通过对ＶＢＧ采用角度调谐的方式，使两个ＶＢＧ的反射光谱部分重叠，达到窄化掺铥光纤激光器的线宽的目的。本发明的有益效果是：适用于各种光纤（包括大模场多模光纤、光子晶体光纤等）作为增益介质的激光振荡器，能够实现百瓦、甚至千瓦量级功率水平的激光振荡器，其线宽的窄化程度依赖于ＶＢＧ的设计，可实现单纵模运行。