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发光室两项研究成果分获吉林省一等奖

发布时间:2015-12-27来源:[我要打印]

发光学及应用国家重点实验室(发光室)两项研究成果分别荣获2015年吉林省技术发明和自然科学一等奖。获得技术发明一等奖的是大功率半导体激光器及应用团队,获奖成果为高光束质量大功率垂直腔面发射激光关键技术研究。获得自然科学一等奖的是申德振研究员带领的团队,其获奖成果为II族氧化物激光材料与器件研究,据悉这是该奖项设立以来长春光机所获得的第一个吉林省自然科学一等奖。

垂直腔面发射激光器是2002年开始逐渐发展起来的新一代半导体激光器,与常规边发射半导体激光器相比具有光束质量好,易于二维集成等优点,在激光通信、激光显示、工业加工、国防应用等领域有广泛的应用前景,成为国际前沿研究热点。

发光室大功率半导体激光器及应用团队在国防基础科研、总装支撑、国家基金重点、吉林省科技厅重点等多个项目的支持,重点开展大功率、高光束质量垂直腔面发射激光(VCSEL)研制工作,从材料结构设计、器件结构设计等方面提出一系列创新,在高功率激光研究方面已获授权发明专利6项,发表文章13篇,并创造了多项国际指标,取得以下主要结果:

提出用于VCSEL的周期增益量子阱结构、非对称波导等新设计,研制出单管脉冲功率达92W创纪录输出;垂直腔面发射激光面阵功率达到123W,比国际记录提高了13%;集成面阵模块输出功率达到210W。相关成果被《Laser Focus World》及《Semiconductor Today》等多次专文评论报道。所研制的高光束质量大功率VCSEL在固体激光/光纤激光泵浦、光纤放大器泵浦、激光测距等领域得到了应用,并被国内多家用户用于固体泵浦、激光引信、生物荧光探测等领域,为推动相关技术发展奠定了扎实基础。

以氧化锌为代表的II氧化物为宽禁带半导体,其激子结合能大,有望实现低阈值紫外半导体激光器,从而在保密通讯、精密加工等领域有广泛的潜在应用,因而成为近年来国际半导体领域的前沿和热点。但是,虽然人们进行了多年研究,实验上也在氧化锌薄膜、纳米结构、粉末中观察到了受激发射现象,大部分报道都是基于光激发的结果,而更有前景的电泵浦受激发射实现面临艰巨挑战,加上受主掺杂剂形成能高、离化能大、补偿严重等一系列问题,II族氧化物杂质调控及其光电器件被认为是一项国际性难题。申德振研究员带领科研团队不畏困难,在II族氧化物光电材料与器件方面进行了十余年潜心研究,从材料生长、物性调控、器件设计等方面提出了诸多创新性方法,发现了若干实现II族氧化物激光的新机制和新规律,提出了包括介电层调控载流子输运、将碰撞离化产生空穴与电子复合发光等新思路和新方法,解决了该类材料发展和器件应用面临的系列核心难题,实现了第一个激子型电致发光器件、第一个氧化锌基雪崩探测器,以及II族氧化物超低阈值激光和电泵浦随机激等创新性结果。在该领域发表SCI学术论文400余篇,被SCI他引6200余次研究工作收到了国内外同行的广泛关注和积极评价,曾多次被Nature PhotonicsNature NanotechnologyPhysics Reports等国际顶级期刊引用和评述,并被本领域权威手册收录。