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打破世界紀錄▩·☁:低噪聲深紫外皮秒鐳射器助力高能CT解析度提升

打破世界紀錄▩·☁:低噪聲深紫外皮秒鐳射器助力高能CT解析度提升

  • 分類▩·☁:光至新聞
  • 作者▩·☁:
  • 來源▩·☁:
  • 釋出時間▩·☁:2022-11-23
  • 訪問量▩·☁:0

【概要描述】高能 CT(Computed Tomography)作為最先進的無損檢測手段之一·▩•◕,在國防•╃☁、航空航天•╃☁、核能核電•╃☁、高鐵交通等行業的大型構件和大型裝備精密檢測方面具有重要應用價值◕·◕◕↟。常規高能 CT 系統空間解析度限制在 3.5 lp/mm以內·▩•◕,阻礙了其在高階裝備上的進一步應用◕·◕◕↟。

打破世界紀錄▩·☁:低噪聲深紫外皮秒鐳射器助力高能CT解析度提升

【概要描述】高能 CT(Computed Tomography)作為最先進的無損檢測手段之一·▩•◕,在國防•╃☁、航空航天•╃☁、核能核電•╃☁、高鐵交通等行業的大型構件和大型裝備精密檢測方面具有重要應用價值◕·◕◕↟。常規高能 CT 系統空間解析度限制在 3.5 lp/mm以內·▩•◕,阻礙了其在高階裝備上的進一步應用◕·◕◕↟。

  • 分類▩·☁:光至新聞
  • 作者▩·☁:
  • 來源▩·☁:
  • 釋出時間▩·☁:2022-11-23
  • 訪問量▩·☁:0
詳情

高能 CT(Computed Tomography)作為最先進的無損檢測手段之一·▩•◕,在國防•╃☁、航空航天•╃☁、核能核電•╃☁、高鐵交通等行業的大型構件和大型裝備精密檢測方面具有重要應用價值◕·◕◕↟。常規高能 CT 系統空間解析度限制在 3.5 lp/mm以內·▩•◕,阻礙了其在高階裝備上的進一步應用◕·◕◕↟。


中國工程物理研究院研製的“精衛”系統將探測取樣時間縮短至 15~30 min·▩•◕,相比於公開報道的世界最高空間解析度的 CoLoSSIS 系統·▩•◕,成像空間解析度提高了 2~3 倍·▩•◕,最短掃描時間縮短至 1/5~1/10◕·◕◕↟。

圖1 “精衛”高空間分辨成像結果


高能 CT 空間解析度的提升首先需要高品質的電子源·▩•◕,即一定流強下更低發射度•╃☁、更低能散的高亮度電子束◕·◕◕↟。武漢光至科技有限公司耗時一年研製交付的低噪聲266nm皮秒鐳射器作為“精衛”系統激勵光陰極產生電子束團的關鍵子系統·▩•◕,為後續加速器產生了高質量和低時間抖動的電子束團·▩•◕,有效提升了系統的探測效率和解析度◕·◕◕↟。

圖2 低噪聲266nm皮秒鐳射器光路示意圖


如圖2所示·▩•◕,低噪聲的266nm皮秒鐳射器光學部分主要包括4個元件▩·☁:
(1)高穩皮秒鎖模振盪器◕·◕◕↟。基於可飽和吸收體(SESAM)鎖模原理·▩•◕,透過精準設計腔長和控制色散·▩•◕,實現178.5MHz重頻和12ps左右的脈衝輸出◕·◕◕↟。SESAM固定在壓電陶瓷上·▩•◕,可以精確控制腔長以抑制環境噪聲對腔長的影響◕·◕◕↟。


(2)保偏光纖放大器◕·◕◕↟。採用三級保偏光纖放大器將種子源的平均功率從10mW左右逐步提升到15W·▩•◕,並控制光纖中的非線性增長過程·▩•◕,抑制光譜展寬以保證後續較高的倍頻效率◕·◕◕↟。


(3)電光斬波和固體放大器◕·◕◕↟。採用電光開關將脈衝斬波成脈衝串·▩•◕,宏脈衝寬度可調◕·◕◕↟。脈衝串經過固體放大器進一步放大能量·▩•◕,並且要求保證1%以內的功率和能量波動◕·◕◕↟。


(4)非線性二倍頻和四倍頻◕·◕◕↟。放大後的皮秒脈衝串·▩•◕,經過LBO晶體二倍頻為532nm·▩•◕,再經過BBO晶體四倍頻為266nm深紫外光·▩•◕,基頻到四倍頻效率優於10%◕·◕◕↟。四倍頻後的輸出光經過光斑擴束整形後輸出·▩•◕,匯入光陰極腔·▩•◕,聚焦於光陰極材料◕·◕◕↟。


為了實現穩定的脈衝輸出·▩•◕,光至科技基於自身在MOPA脈衝鐳射器上積累的電控技術積累·▩•◕,專門定製開發了高穩定性的電控系統·▩•◕,包括基於FPGA的高速總控·▩•◕,低噪聲泵浦恆流驅動·▩•◕,高精度晶體溫控和高頻寬鎖頻閉環電子學◕·◕◕↟。


經過長達1年的研製和除錯工作·▩•◕,最終交付的深紫外光源達到了良好的光學指標·▩•◕,如圖3所示·▩•◕,順利完成了試驗工作◕·◕◕↟。

(a)皮秒脈衝自相關測量曲線

(b)鎖頻後相位噪聲譜

(c)266nm鐳射的光束質量
圖3 低噪聲266nm鐳射器的主要光學指標測量結果

 

武漢光至科技有限公司是一家以“服務精密製造的先進光源供應商”為定位的高科技公司◕·◕◕↟。公司以工業脈衝鐳射器為主要產品·▩•◕,涵蓋紅外光纖MOPA•╃☁、QCW·▩•◕,納秒光纖綠光·▩•◕,納秒高功率紫外以及光纖皮秒等◕·◕◕↟。公司相關產品在鋰電•╃☁、光伏•╃☁、氫能等行業應用•╃☁、硬脆材料加工和表面標記及清洗應用中均得到客戶和市場的廣泛認可◕·◕◕↟。


光至科技具備國內領先的鐳射器研發實力·▩•◕,除工業產品外·▩•◕,與國內知名高校和研究所保持良好合作關係·▩•◕,始終關注我國科研的前沿領域·▩•◕,致力於不斷提升我國在高階鐳射器研發製造和應用領域的實力◕·◕◕↟。我們擁有經驗豐富·▩•◕,專業精湛的技術支援隊伍·▩•◕,歡迎大家諮詢交流☁•│·!客戶服務熱線▩·☁:400-863-9698·▩•◕,如有打樣需求·▩•◕,可關注“光至科技”公眾號·▩•◕,在選單欄提交打樣表單·▩•◕,我們將免費為您提供打樣服務☁•│·!
 

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