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可調(diào)諧（氣體）激光技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托哈爾濱工業(yè)大學(xué)，于1997年4月批準(zhǔn)對(duì)外開放運(yùn)行。該實(shí)驗(yàn)室的建立標(biāo)志著哈爾濱工業(yè)大學(xué)在可調(diào)諧激光技術(shù)、非線性光學(xué)技術(shù)、激光空間通信等方面建成了國內(nèi)一流的先進(jìn)研究平臺(tái)，對(duì)提高我國光電子技術(shù)的自主創(chuàng)新能力，縮小與國際先進(jìn)水平的差距具有重要意義。

在今天發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)上，關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)室的消息仍屈指可數(shù)，以上這段話是對(duì)它最詳細(xì)的介紹。這一實(shí)驗(yàn)室的“神秘性”令人好奇、向往。今天，中國激光將揭開實(shí)驗(yàn)室的神秘面紗，帶領(lǐng)大家走進(jìn)它、認(rèn)識(shí)它。

衛(wèi)星激光通信技術(shù)是建立天基衛(wèi)星激光高速信息網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。建立我國空間激光高速實(shí)時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建天地一體化的信息網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)強(qiáng)大的信息系統(tǒng)國度，掌控空間信息主動(dòng)權(quán)，對(duì)我國的空間戰(zhàn)略發(fā)展具有重大意義。

1991年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)衛(wèi)星激光通信團(tuán)隊(duì)在我國率先開展了衛(wèi)星激光通信技術(shù)研究。

2011年，成功進(jìn)行了我國首次低軌衛(wèi)星星地激光通信試驗(yàn)。

2017年5－8月，成功進(jìn)行了國際上首次同步衛(wèi)星與地面雙向高速激光通信，數(shù)據(jù)率每秒5吉。創(chuàng)造了多項(xiàng)國際第一。

在馬晶和譚立英教授帶領(lǐng)下，衛(wèi)星激光通信技術(shù)重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室已突破衛(wèi)星激光通信終端技術(shù)、衛(wèi)星激光鏈路系統(tǒng)技術(shù)和衛(wèi)星高速激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)，研制了星間、星地系列衛(wèi)星激光通信終端30余臺(tái)套，衛(wèi)星激光通信終端已實(shí)現(xiàn)6代產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展更新，終端已實(shí)現(xiàn)小型化、一體化、輕量化，技術(shù)水平國際一流。

目前，該項(xiàng)技術(shù)完成了成果轉(zhuǎn)化，空間激光通信終端的研制和生產(chǎn)能力居國際前列，可以滿足我國建立衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高速激光通信測(cè)距組網(wǎng)的需求。這將使我國在空間信息戰(zhàn)略領(lǐng)域處在世界之巔。

26年來，團(tuán)隊(duì)共獲國家及省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)14項(xiàng)，其中包括：2014年獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，2009年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，2016年獲得黑龍江省技術(shù)發(fā)明特等獎(jiǎng)。獲有關(guān)衛(wèi)星光通信的國家發(fā)明專利授權(quán)67項(xiàng)；發(fā)表有關(guān)衛(wèi)星激光通信論文300余篇，出版衛(wèi)星光通信等專著5部。

在國家重大專項(xiàng)和學(xué)科建設(shè)的共同支持下，呂志偉教授課題組建成專門從事高功率激光與物質(zhì)相互作用研究的實(shí)驗(yàn)室——激光損傷動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)站。

實(shí)驗(yàn)站服務(wù)于我國激光驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變工程（ICF）光學(xué)元件損傷機(jī)理研究，同時(shí)也是開展高功率脈沖激光與各種物質(zhì)材料相互作用研究的開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)站主光源是課題組自主研制的百焦耳級(jí)釹玻璃固體激光裝置，光束口徑Φ60 mm，具備1053 nm、527 nm和351 nm三種波長的切換輸出能力，在5 ns方波輸出條件下，基頻脈沖可達(dá)100 J以上。

由于對(duì)裝置采取了嚴(yán)格的像傳遞和空間畸變預(yù)補(bǔ)償措施，輸出光束具備優(yōu)異的近場(chǎng)均勻性，全口徑光強(qiáng)調(diào)制度：1.27:1（1053 nm），1.42:1（351 nm）。

另外，該裝置還具備激光脈沖時(shí)間波形的任意整形、空間強(qiáng)度分布的任意整形能力，以及激光線寬、譜型等頻域特性的調(diào)整能力，為各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了非常靈活的光源條件。

整個(gè)裝置采用全光纖前端+高增益預(yù)放+四級(jí)釹玻璃主放的MOPA光學(xué)結(jié)構(gòu)；采用以桁架立面為基礎(chǔ)、以側(cè)懸臂支撐夾持為主的機(jī)械結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)高校中唯一一套采用“神光-III”結(jié)構(gòu)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)光路高度集成化的激光裝置。

實(shí)驗(yàn)站配備真空靶室及多臺(tái)套原位測(cè)試設(shè)備，包括時(shí)間分辨圖像測(cè)試系統(tǒng)、時(shí)間分辨拉曼譜/熒光譜測(cè)試系統(tǒng)、噴射體質(zhì)譜測(cè)試系統(tǒng)、損傷增長在線測(cè)繪系統(tǒng)等，可以對(duì)激光與材料作用過程的各種物理行為進(jìn)行多角度實(shí)驗(yàn)研究。課題組歡迎更多的用戶單位來該平臺(tái)開展工作，更好的發(fā)揮其價(jià)值和作用。

分布式光纖傳感可以實(shí)現(xiàn)在空間上的連續(xù)測(cè)量，具有測(cè)量距離長、定位精度高等特點(diǎn)，可測(cè)量溫度、應(yīng)變和振動(dòng)等，應(yīng)用監(jiān)測(cè)領(lǐng)域包括：油氣管道，高壓電纜光纜，地質(zhì)災(zāi)害（山體滑坡、泥石流等），橋梁、大壩和隧道等大型建筑物以及火災(zāi)報(bào)警等。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，分布式光纖傳感器具有重量輕、抗惡劣環(huán)境、抗電磁干擾、在傳感點(diǎn)無需用電這些光纖傳感器所共有的優(yōu)點(diǎn)，此外，它可實(shí)現(xiàn)多達(dá)數(shù)十萬個(gè)點(diǎn)和長達(dá)上百公里的超長距離分布式測(cè)量。

董永康教授課題組與加拿大皇家科學(xué)院院士鮑曉毅教授合作，在高性能分布式布里淵光纖傳感方面取得了國際領(lǐng)先的研究成果：提出了頻分復(fù)用技術(shù)將傳感距離提高至150公里；發(fā)明了差分脈沖對(duì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了2 cm的超高空間分辨率；發(fā)明了基于布里淵動(dòng)態(tài)光柵的新型多參量（包括溫度、應(yīng)變和壓力等）分布式光纖傳感技術(shù)。研制的高性能分布式布里淵光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀在軍工和民用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

分布式布里淵光纖傳感監(jiān)測(cè)儀

2017年8月，本課題組承擔(dān)的國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀”獲科技部正式立項(xiàng)，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)4100萬。本項(xiàng)目針對(duì)大型基礎(chǔ)設(shè)施、大型結(jié)構(gòu)裝備和地質(zhì)災(zāi)害等安全監(jiān)測(cè)國家重大需求，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式布里淵光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀，該項(xiàng)目將極大改善我國的公共安全監(jiān)測(cè)水平，減小經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的激光雷達(dá)研究經(jīng)過了二十多年發(fā)展，承擔(dān)了多種體制激光雷達(dá)科研項(xiàng)目，累計(jì)經(jīng)費(fèi)達(dá)數(shù)千萬元，培養(yǎng)數(shù)十位博士、碩士，發(fā)表兩百余篇學(xué)術(shù)論文，積累了豐富相關(guān)科研經(jīng)驗(yàn)。

“九五”計(jì)劃期間（1996年~2000年），實(shí)驗(yàn)室首先開展了長波紅外CO2脈沖外差相干探測(cè)激光成像技術(shù)，具有較強(qiáng)云雨霧穿透能力，獲得3 km 目標(biāo)激光強(qiáng)度像和距離像。

“十五”計(jì)劃期間（2001年~2005年），實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)探索類重大項(xiàng)目，率先在國內(nèi)開展閃光式條紋管激光成像雷達(dá)技術(shù)，突破高靈敏度四維像探測(cè)、信息重構(gòu)等技術(shù)，集成了原理樣機(jī)，獲得6 km目標(biāo)激光圖像，是當(dāng)時(shí)已報(bào)道的最高技術(shù)指標(biāo)。隨后條紋管激光雷達(dá)向用戶單位推廣，研制出兩種體制激光成像雷達(dá)樣機(jī)，完成了環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，提高了激光雷達(dá)工程化水平。

7 km處建筑物成像實(shí)驗(yàn)（上圖：強(qiáng)度像  下圖：距離像）

“十一五”計(jì)劃期間（2006年~2010年），實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)工程類重大項(xiàng)目，集成距離選通激光雷達(dá)工程樣機(jī)，完成機(jī)載飛行試驗(yàn)，獲得飛行對(duì)地高分辨激光圖像。

自“十一五”計(jì)劃（2011年~2015年）起，實(shí)驗(yàn)室一直研究激光與紅外復(fù)合成像技術(shù)，突破了共口徑分光及系統(tǒng)集成等技術(shù)，集成了復(fù)合成像原理樣機(jī)。“十三五”采用單光子探測(cè)的Gm-APD焦平面探測(cè)器，研究小型化高功率激光器、多幀統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理及遠(yuǎn)場(chǎng)三維目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。目前已獲得32×32像元Gm-APD短波紅外激光成像雷達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)三維距離像。

毛細(xì)管放電方案是利用大電流流過等離子體并產(chǎn)生Z箍縮效應(yīng)，形成適合軟X射線激光放大的軸向均勻的等離子體柱，采用高價(jià)離子的能級(jí)躍遷獲得軟X射線激光輸出。

自2001年以來，趙永蓬教授課題組一直從事毛細(xì)管放電軟X射線激光研究工作。先后建造了最大電流20 kA（如下圖）和最大電流70 kA兩臺(tái)毛細(xì)管放電軟X射線激光裝置。

毛細(xì)管放電軟X射線激光裝置

在放電電流幅值12 kA時(shí)，首次獲得了類氖氬（Ar8+）69.8 nm和72.6 nm激光輸出，并可同時(shí)獲得46.9 nm、69.8 nm和72.6 nm多波長激光輸出，如下圖所示。目前已獲得46.9 nm和69.8 nm激光的增益飽和輸出，并實(shí)現(xiàn)了69.8 nm激光的雙程放大。此外，采用26 kA的放電電流已獲得46.9 nm激光的深度飽和輸出，并正在開展更大電流下軟X射線激光的研究工作。利用聚焦后的46.9 nm激光已開展燒蝕大能帶隙材料的實(shí)驗(yàn)研究工作。

多波長軟X射線激光

中遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧激光技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)是國內(nèi)最早開展中、長波紅外激光技術(shù)研究的科研團(tuán)隊(duì)之一，團(tuán)隊(duì)責(zé)任教授為姚寶權(quán)教授（教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者）。

針對(duì)國家對(duì)中、長波紅外固體激光光源的重大應(yīng)用需求，中遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧激光技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)圍繞中、長波激光光源功率提升、線寬壓縮等相關(guān)核心問題開展研究工作，取得了多項(xiàng)標(biāo)志性成果，研究水平躋身國際先進(jìn)行列。

高功率中紅外固體激光器

 2μm穩(wěn)頻固體激光器

3-5 μm中紅外光學(xué)參量振蕩器激光輸出功率超過40 W（國際最高功率水平），研制的3-5 μm中紅外固體激光光源產(chǎn)品已經(jīng)獲得應(yīng)用。突破了高頻率穩(wěn)定性單縱模種子激光器功率提升、注入鎖頻固體激光器時(shí)序控制等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1.6 μm和2 μm固體激光器脈沖單頻激光輸出，填補(bǔ)了1.6 μm和2 μm脈沖單頻固體激光器領(lǐng)域的國內(nèi)空白。相關(guān)的研究成果獲黑龍江省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

太赫茲課題組利用2.52 THz、波長100 µm以上的連續(xù)太赫茲源，主要研究二維掃描及數(shù)字全息成像，如太赫茲二維點(diǎn)掃描透射成像、二維面陣透射掃描成像、二維共焦掃描成像、數(shù)字全息成像等。同時(shí)，還進(jìn)行了有關(guān)太赫茲測(cè)定物體透射率、后向散射特性等的研究。

課題組有特色的研究是太赫茲數(shù)字全息成像技術(shù)，包括全息成像及利用數(shù)學(xué)模型對(duì)全息成像反演重建。在實(shí)驗(yàn)中，離軸數(shù)字全息成像系統(tǒng)的分辨率可達(dá)0.3 mm，同軸數(shù)字全息成像系統(tǒng)的分辨率可達(dá)0.2 mm。課題組在Optics Letters、Applied Physics B、Applied Optics、J Infrared Milli Terahz Waves、《中國激光》、《光學(xué)學(xué)報(bào)》等期刊發(fā)表多篇論文，憑借對(duì)太赫茲成像的研究分別獲得了國家自然科學(xué)基金、2011年高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金的扶持。