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本文摘要:郑婉华(左三)团队在人民大会堂合影。半导体激光器是当今最重要的激光光源,它输出功率大,电光切换效率高。但是,普通半导体激光器光束收敛角大、汇集能力较低、光束质量劣,用于中必须因应特定的整形光路,这使得系统变得复杂,制约其广泛应用。

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郑婉华(左三)团队在人民大会堂合影。半导体激光器是当今最重要的激光光源,它输出功率大,电光切换效率高。但是,普通半导体激光器光束收敛角大、汇集能力较低、光束质量劣,用于中必须因应特定的整形光路,这使得系统变得复杂,制约其广泛应用。

中国科学院半导体研究所郑婉华研究员及其研究团队长年在半导体激光器领域拓展,经过二十多年的学术累积,他们顺利在外延材料和器件中引进光子晶体结构,构建了电子能带与光子模场的牵头调控,在维持激光高效率输入的同时,使得激光输入光束的方向和模式获得很大提高,可不经简单整形而应用于,使激光系统深感修改。涉及成果取得2017年国家技术发明奖二等奖。专门从事激光研究的初心从最开始下定决心专门从事激光研究算数起,郑婉华在半导体激光领域早已深耕了27年,1988年她以名列第一的成绩毕业于山东大学光学系由,被优异成绩转入我国激光领域知名专家许祖彦院士门下就学,毕业后转入中科院半导体所工作,专门从事半导体激光材料与器件的研究。1994年她到香港之后进修,其间在夏建白院士的指导下已完成了微纳结构能带调控多波长闪烁研究,为她此后的研究奠下了很深基础。

“人工微结构对材料的闪烁有很好的调控起到。”郑婉华说道,她的团队的研究就是要把这种性能和半导体激光融合一起,进而突破现有半导体激光性能提高的技术瓶颈。半导体激光早已发展了60多年,从效率、成本和输出功率看,是杰出的激光光源。

“但就是可必要用于的少,毕竟是它很差用。”郑婉华多年的研究目标就是让半导体激光器“好用”一起,这就是她之所以能坚决下来的初心。从投放许祖彦院士门下到转入半导体所工作;从去香港修读博士学位到美国麻省理工学院做到高级访问学者;从一人孤身不作研究到重新组建起一支能攻坚克难的研究团队;郑婉华一直抱着提高半导体激光性能这一初心辛勤耕耘,最后在微结构调控半导体激光器性能方面走进了一条自律发展的道路,研究出来的半导体激光器的关键性能超过了国际领先水平,她研制出的激光器也在多个项目中充分发挥了最重要起到,拓展出有多项应用于。

在多次的实地考察和项目评审中,专家和领导都对郑婉华团队研究的评价是“这是中国人有可能构建‘急弯转弯’的一个方向”。郑婉华说道,能在这方向构建“急弯转弯”靠的是有一支有实力、不敢创意的研究团队。团队成员大都是国内自己培育出的,他们实验室80%以上的设备都是国产或自行研制的,与国内多数半导体激光实验室以及产业界相比较,他们的条件不占优,有的看上去还很领先,甚至是正处于劣势。

“但我们有可能构建‘换道转弯’。”所谓“换道转弯”,是说道郑婉华团队在研究上勇于自主创新,回头了一条更加有特色的发展之路。低成本、高效率、低功耗普通半导体激光器的缺失是光的汇集能力差,由此造成了其在用于时的高成本、低效率、高功耗。

“激光的方向性是很好的,但半导体激光升空过来像一个大喇叭口,输入光相当严重收敛。用于时不能使用重新加入光学透镜组的方法。”据郑婉华讲解,一个半导体激光器的功率一般在10瓦左右,在高功率应用于时往往必须成百上千,甚至上万个半导体激光器人组一起,“假设一个半导体激光器前加三个光学元件,一万个半导体激光器前就要特三万个元件”。郑婉华团队的研究通过微结构调控光场,强化了半导体激光器的光束质量和汇集能力。

“从明确提出一些基本原理,比如填充腔、仅有光子能带原理以后用了近期的流形结构,都是环绕着这样一个目标。通过微结构调控光场,使半导体激光器输入光仍然是个收敛的椭圆光斑,而是一个较低收敛的圆光斑。

”郑婉华说明道。这项成果应用于到实际中,“虽然尚能无法把3万个光学元件全都取掉,但有可能把光学元件增加到300个,构建了数量级的横跨。

”从市场角度,这种激光的应用于将使资金和人力成本大幅削减。过去用于半导体激光器时,必须多透镜组展开光束整形,价格昂贵、工序繁复、成品率较低,现在用一个透镜就解决问题了问题,减少了技术难度和系统的复杂度,从而提高了系统的稳定性和使用寿命。由于闪烁亮度高、汇集能力强劲,她们研制的光子晶体激光器的功率密度比原本的半导体激光器提升了几倍。在完全相同的激光功率密度拒绝下,如果普通激光器必须2瓦电功率驱动,他们研发的激光器则只必须1瓦左右,即只必须原本功率的50%~60%,整体功耗减少。

低功耗、低稳定性和小体积不会给整体系统带给极大的竞争优势。目前,这种具备一系列自律知识产权的低成本、高效率、低功耗的高亮度半导体激光器技术于是以推上产业化,可行性构建了郑婉华立志让半导体激光器更加“好用”的想法。

充满著战斗力的团队郑婉华团队70%成员是十分有战斗力的年轻人。在她的率领下,团队成员学会了脚踏实地去探寻,他们为科研代价,近远超过一般同龄人的艰难,以高度的责任感和使命感自我严格要求。郑婉华坦言:“不过从某种程度上谈,他们回来我不作研究也是酋艰辛的。

基本上没周末和假日。”团队成员、副研究员王宇飞自2009年重新加入团队,在将近10年的工作中,每一次集中于研制成功的科研经历,都令其他印象深刻印象。

“加班费实验到深夜已是家常便饭”,研制的激光器在项目竣工验收时取得了同行专家和用户的完全一致赞誉是对这种艰辛代价的最差报酬,“从理论推论到仿真建模,计算结果再行好,与构建器件的性能指标之间还是不会有相当大差距”,这是在严苛考验一个团队的科学水平和能力。能遭受寄居最后的考验,也得益于团队长年坚持不懈地研究累积。团队骨干成员、研究员渠红伟也回应,团队协作,攻坚克难是团队的常态,“如果一件事情做到不完了,大家一起加班加点,干到凌晨两三点是常事”。

在团队工作中,郑婉华首先拒绝大家必需把相互协作和反对放到第一位。在她的率领和增进下,团队成员教导积极主动、有始有终、双赢思维、协作增效、不断更新的好习惯、好传统。光子晶体激光的研究是集基本原理、工艺技术、应用于扩展为一体的系统性研究,因此团队成员之间的协作是获得成功的最基本确保。

“如果一个好点子和思路无法完全秉持,团队成员不具备攻坚克难的精神状态和意志,一项研究显然就回头不究竟,更加不要说道构建创意横跨了。”未来,团队的目标是“把半导体激光器前的透镜去除”,技术向前变革的每一点都必须持续大大的长年累积。“这必须一个过程。

我们回应充满信心。”郑婉华最后说道。


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