许祖彦,1940年生于四川省邛崃县,1963年中国科学技术大学物理系毕业,分配到中国科学院物理所工作至今,现为研究员高工,博士生导师,研究组长,1991~1994年美国西北大学和香港科技大学访问学者,2001年当选中国工程院院士。 许祖彦从事激光技术研究四十余年,与兄弟单位合作对可调谐激光和全固态激光进行了较系统的研究,主要科技成就有以下几方面。 一、可调谐激光研究 研究多种可调谐激光技术,实现了深紫外(~175纳米)到中红外(4微米)宽调谐,以及连续波,皮秒、纳秒到飞秒多种运转模式,对可调谐激光,特别是激光的非线性频率变换技术的发展作出了重要贡献。 (1)20世纪70年代末开始研究可调谐有机染料激光器,研制的闪光灯泵浦染料激光器系列,单脉冲输出能量达10焦耳,倍频Nd:YAG激光泵浦染料激光系统具有高光谱分辨(黄光谱宽达10-3纳米量级),宽调谐(紫外至红外)特色,供应国内外,获1987年国家科技进步二等奖。 (2)80年代中开始研究非线性光学晶体的激光频率变换,包括倍频(SHG),和频(SFG),差频(DFG)以及光参量效应等。在研究BBO(偏硼酸钡)晶体光参量振荡/放大(OPO/OPA)效应中,将BBO-OPO转换效率提高到40%以上,平均功率0.5瓦以上,达到了商业水平,促进了光参量激光器的商品化,获中国科学院1992年科技进步一等奖。在研究光参量激光窄线宽、宽调谐技术时,发明一种光参量激光的复合腔调谐技术,提高调谐效率10倍,突破了窄线宽低效率的难点,并开发成功BBO晶体的光参量振荡/放大/倍频全自动高效率宽调谐(205~2000纳米)光参量激光系统,提供海内外应用,获2001年中国科学院发明奖二等奖。 (3)在表征和评估我国发明的新型非线性光学晶体LBO(三硼酸锂)时,首次实现该晶体的光参量振荡和高效三次谐波产生,为该晶体的产业化奠定了基础。在研究LBO光参量效应时发现该晶体呈现的相位匹配折返现象并非它的独有特性,而是非线性光学晶体均具有的普遍现象,并完成了理论证明,这一发现为宽调谐激光、高能激光变频和多光子纠缠态的产生等新技术提供了一种理论依据。他以非线性光学晶体相位匹配折返现象原理,提出多项专利设计,研制成功一种多波长光参量激光器,实现了多波长激光宽调谐,获1998年国家技术发明奖二等奖。在LBO晶体高功率应用方面,2005年提出一种高平均功率OPO模型,实现了LBOOPO可调谐输出达18瓦。 (4)在研究新型非线性光学晶体KBBF(氟硼铍酸钾)深紫外波段的特性时,提出多项匹配耦合专利技术,解决了该晶体层状结构难于切割加工的关键问题,保证了该晶体应用于深紫外激光变频的可行性。在此基础上,2005年采用直接倍频方法实现了深紫外可调谐激光(175~210纳米),为光电子能谱学,深紫外光谱学和光化学等提供了新光源。 二、全固态激光研究 率先在国内开展大功率全固态激光研究,实现了紫外到红外多波段高功率输出,达到国际先进水平。 (1)基频(~1.06微米)高功率激光技术:基于高效泵浦、先进热管理和光束质量控制技术以及连续、准连续、脉冲和热容等运转模式研究,2004年连续波器件输出突破1千瓦,2005年热容运转实现2千瓦以上,2006年脉冲器件达到3799瓦稳态运转。 (2)可见光波段红黄绿蓝四色全固态激光技术:基于LBO晶体腔内倍频、和频技术和半导体激光端泵、侧泵Nd:YVO4,Nd:YAG晶体技术,1999年在国内率先使连续波绿光(532纳米)器件输出突破5瓦,并实现掺钛蓝宝石连续波激光器和飞秒激光器全固化。2005年589纳米黄光大于5瓦,2006年660纳米红光输出超过20瓦,532纳米绿光超过200瓦,440纳米蓝光突破6瓦。 (3)紫外、深紫外波段大功率全固态激光技术:基于高功率基频准连续全固态激光技术和多种大功率非线性光学谐波技术,2004年实现10瓦级三倍频激光(355纳米),近30瓦四倍频激光(266纳米);2002年实现六倍频激光(177.3纳米),2006年达毫瓦级输出。 三、全固态激光应用 (1)应用红绿蓝三基色全固态激光,2002年率先在国内实现投影式激光全色显示,并通过对Nd和Yb离子激光谱线的调控,实现了大色域(色度覆盖率>73.6%)、高功率(白光合成功率>20瓦)红绿蓝三基色全固态激光,2005年研制成140寸大屏幕激光显示演示样机,从实验和视觉两方面验证了激光显示的色度学优势。 (2)2006年通过对六倍频(177.3纳米)全固态激光器实用化性能开发,应用于光电子能谱学研究,首次研制成功超高能量分辨率深紫外激光角分辨光电子能谱仪,并用于观察高温超导材料,获得了目前分辨率最高的高温超导体的电子结构图。 该同志治学严谨,作风正派,承担多项国家重大项目,至今一直坚持在第一线工作,已发表论文180余篇,参与编写专著2部,获发明专利20余项,培养硕士生、博士生30余名。
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