二維納米材料鎖模激光研究獲得進(jìn)展
2018-5-22 22:51:15??????點(diǎn)擊：
光纖激光器主要通過(guò)調Q技術(shù)和鎖模技術(shù)來(lái)實(shí)現激光脈沖輸出。在光纖激光器內使用可飽和吸收體，對激光諧振腔內的光束進(jìn)行調制，就有可能實(shí)現被動(dòng)調Q和被動(dòng)鎖模脈沖輸出。超短脈沖激光具有峰值功率高、作用時(shí)間短、光譜寬等優(yōu)點(diǎn)，在基礎科學(xué)、醫療、航空航天、量子通信、軍事等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。特別是近年快速發(fā)展的飛秒光纖激光器由于結構簡(jiǎn)單、成本低、穩定性高以及便于攜帶等特點(diǎn)，表現出越來(lái)越廣泛的應用前景。目前光纖鎖模激光器，包括其它類(lèi)型的固體激光器，要實(shí)現穩定的鎖模運行，更多時(shí)候還得依靠可飽和吸收體，但由于可飽和吸收體所帶來(lái)的激光損傷及損耗等問(wèn)題，不僅制約著(zhù)所能產(chǎn)生的激光脈寬與功率，也會(huì )影響到長(cháng)期運行的可靠性。因此研究發(fā)展具有高損傷閾值及低損耗的新型可飽和吸收體，倍受激光專(zhuān)家及材料專(zhuān)家的關(guān)注。
近十多年來(lái)，隨著(zhù)凝聚態(tài)物理與材料制備技術(shù)的發(fā)展，碳納米管、石墨烯、拓撲絕緣體等材料作為可飽和吸收材料相繼成功地應用于激光鎖模中，特別是新發(fā)展起來(lái)的二維納米材料由于具備窄帶隙、超快電子弛豫時(shí)間和高損傷閾值等特點(diǎn)，表現出優(yōu)良的可飽和吸收特性，利用該材料的鎖模激光研究也成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)研究?jì)热葜弧?/span>
中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗室（籌）光物理重點(diǎn)實(shí)驗室L07組一直致力于超快激光的研究，近年來(lái)針對小型化飛秒激光的發(fā)展，先后實(shí)現了多類(lèi)晶體及光纖激光的可飽和吸收被動(dòng)鎖模。通過(guò)使用脈沖激光沉積方法將銻化碲拓撲絕緣體材料均勻生長(cháng)在拉錐光纖的表面所形成的可飽和吸收體，首次實(shí)現了光纖激光的混合鎖模，得到了70 fs的輸出脈沖結果。通過(guò)使用具備超短電子弛豫時(shí)間的二硫化鎢作為可飽和吸收材料，結合減小拉錐光纖的纖芯直徑，得到了67 fs鎖模脈沖輸出，驗證了該混合鎖模光纖激光具有脈寬更短、定時(shí)抖動(dòng)更低等優(yōu)點(diǎn)。此外針對暗孤子產(chǎn)生技術(shù)的限制，通過(guò)理論計算Ginzburg -Landau方程中光纖激光器的增益、損耗、色散和非線(xiàn)性等參數的關(guān)系，理論分析了暗孤子脈沖形成的動(dòng)力學(xué)機制，獲得了信噪比高達94 dB的結果，實(shí)驗上實(shí)現了最寬光譜的暗孤子脈沖輸出。
最近該研究組與北京郵電大學(xué)合作，將二硫化鎢作為飽和吸收材料用于光纖激光鎖模，進(jìn)一步實(shí)現了脈寬246 fs的鎖模脈沖激光輸出，據知這是迄今為止過(guò)渡金屬硫化物全光纖鎖模激光器所產(chǎn)生的最短脈寬報道。相關(guān)結果發(fā)表在新出版的一期Nanoscale(2017, 9: 5806)上，并被該雜志選為Highlights進(jìn)展作為Inside front cover論文刊出（如圖所示），論文第一作者為劉文軍，通訊作者為北京郵電大學(xué)教授雷鳴及中科院物理所研究員魏志義。
該項研究獲得了科技部“973”項目（2012CB821304）及國家自然科學(xué)基金項目（批準號11674036, 11078022 和 61378040）的支持。
來(lái)源：物理研究所
近十多年來(lái)，隨著(zhù)凝聚態(tài)物理與材料制備技術(shù)的發(fā)展，碳納米管、石墨烯、拓撲絕緣體等材料作為可飽和吸收材料相繼成功地應用于激光鎖模中，特別是新發(fā)展起來(lái)的二維納米材料由于具備窄帶隙、超快電子弛豫時(shí)間和高損傷閾值等特點(diǎn)，表現出優(yōu)良的可飽和吸收特性，利用該材料的鎖模激光研究也成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)研究?jì)热葜弧?/span>
中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗室（籌）光物理重點(diǎn)實(shí)驗室L07組一直致力于超快激光的研究，近年來(lái)針對小型化飛秒激光的發(fā)展，先后實(shí)現了多類(lèi)晶體及光纖激光的可飽和吸收被動(dòng)鎖模。通過(guò)使用脈沖激光沉積方法將銻化碲拓撲絕緣體材料均勻生長(cháng)在拉錐光纖的表面所形成的可飽和吸收體，首次實(shí)現了光纖激光的混合鎖模，得到了70 fs的輸出脈沖結果。通過(guò)使用具備超短電子弛豫時(shí)間的二硫化鎢作為可飽和吸收材料，結合減小拉錐光纖的纖芯直徑，得到了67 fs鎖模脈沖輸出，驗證了該混合鎖模光纖激光具有脈寬更短、定時(shí)抖動(dòng)更低等優(yōu)點(diǎn)。此外針對暗孤子產(chǎn)生技術(shù)的限制，通過(guò)理論計算Ginzburg -Landau方程中光纖激光器的增益、損耗、色散和非線(xiàn)性等參數的關(guān)系，理論分析了暗孤子脈沖形成的動(dòng)力學(xué)機制，獲得了信噪比高達94 dB的結果，實(shí)驗上實(shí)現了最寬光譜的暗孤子脈沖輸出。
最近該研究組與北京郵電大學(xué)合作，將二硫化鎢作為飽和吸收材料用于光纖激光鎖模，進(jìn)一步實(shí)現了脈寬246 fs的鎖模脈沖激光輸出，據知這是迄今為止過(guò)渡金屬硫化物全光纖鎖模激光器所產(chǎn)生的最短脈寬報道。相關(guān)結果發(fā)表在新出版的一期Nanoscale(2017, 9: 5806)上，并被該雜志選為Highlights進(jìn)展作為Inside front cover論文刊出（如圖所示），論文第一作者為劉文軍，通訊作者為北京郵電大學(xué)教授雷鳴及中科院物理所研究員魏志義。
該項研究獲得了科技部“973”項目（2012CB821304）及國家自然科學(xué)基金項目（批準號11674036, 11078022 和 61378040）的支持。
來(lái)源：物理研究所
- 上一篇：國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目-“增材制造與激光制造項目”在京啟動(dòng) 2018/5/22
- 下一篇：不銹鋼切割方案 2013/6/13
滬公網(wǎng)安備 31012002004070號