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浙大刘雪明:碳纳米管在超快激光中的应用

发布时间:2021-10-13 9:58:02      阅读104

  碳纳米管具有优异的电学、光学和力学性质,是科学界最引人关注的光电功能纳米材料体系,在纳米电子学和光电子学领域具有重要的应用价值和前景。碳纳米管作为可饱和吸收体应用在超快激光器中,为各种复杂非线性现象提供稳定的研究平台。
  超快激光源具有脉宽窄、峰值功率高、脉冲能量大等特点,在精密测量和探测、通讯与信息处理、3D打印、以及超快光学诊断等方面有广泛的应用价值。谐波锁模是产生高重频超短脉冲的一项重要技术之一。但孤子的启动、谐波的产生以及如何实现自稳定一直是科研领域的研究热点,基于时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术为以上超快现象的实时单次测量提供的思路。
  浙江大学刘雪明教授使用TS-DFT技术,以碳纳米管作为可饱和吸收体,对无源谐波锁模的形成动力学过程进行了深入研究。相关研究成果,2019年发表在Laser & Photonics Reviews上,并被选做Back Cover。

 

  刘雪明教授课题组对光纤飞秒激光器进行了深入的研究,利用集成化的光学器件、性能优越的锁模器、以及合理设计的驱动电路,研制出了实用性强的光纤超快激光器系列产品。该系列产品不仅几何尺寸小,而且性能稳定,实际应用潜力大。近日,该课题组研制的超快光纤激光器产品尺寸已突破到6英寸手机的三分之一,几何尺寸为75×55×15 mm3。同时,该激光器产品具有高稳定性,对环境不敏感,抗干扰能力强,可长期稳定工作,无需维护,只需插上220V电源即可使用,一键式开启工作,且便于携带。

 

  微型掌上光纤飞秒激光器产品实物图
  (a) 与华为Mate 7手机尺寸对比,(b) 整套激光器
  截至目前,该课题组已开发出三种超快光纤激光器系列产品:传统孤子、耗散孤子、以及高重复频率超快光纤激光器。(1) 传统孤子超快光纤激光器:中心波长~1560 nm,光谱宽度6~10 nm可调,重复频率~30 MHz, 脉冲宽度0.1~1 ps,中心波长为1565.7 nm,谱宽6.5 nm,脉宽810 fs,重频32.7 MHz。

 

  传统孤子超快光纤激光器输出特征:(a) 光谱,(b) 自相关曲线
  (2) 耗散孤子超快光纤激光器:中心波长~1560 nm,光谱宽度10~20 nm可调,重频~20 MHz,脉宽可压缩至200 fs以下,中心波长1561 nm,谱宽17.5 nm,脉宽4.59 ps(压缩后180 fs),重频17.2 MHz。

 

  耗散孤子超快光纤激光器输出特征:(a) 光谱,(b) 自相关曲线
  (3) 高重复频率超快光纤激光器:中心波长~1570 nm,谱宽~8.5 nm,脉宽760 fs,重频~110 MHz,信噪比~60 dB。

 

  高重复频率超快光纤激光器输出频谱:(a) 基频,(b) 大量程
  文章来源:刘雪明教授课题组官网

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