浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用

碳奈米管具有優異的電學、光學和力學性質,是科學界最引人關注的光電功能奈米材料體系,在奈米電子學和光電子學領域具有重要的應用價值和前景。碳奈米管作為可飽和吸收體應用在超快鐳射器中,為各種複雜非線性現象提供穩定的研究平臺。

超快鐳射源具有脈寬窄、峰值功率高、脈衝能量大等特點,在精密測量和探測、通訊與資訊處理、3D列印、以及超快光學診斷等方面有廣泛的應用價值。諧波鎖模是產生高重頻超短脈衝的一項重要技術之一。

但孤子的啟動、諧波的產生以及如何實現自穩定一直是科研領域的研究熱點,基於時間拉伸色散傅立葉變換(TS-DFT)技術為以上超快現象的實時單次測量提供的思路。

浙江大學劉雪明教授

使用TS-DFT技術,以

碳奈米管

作為可飽和吸收體,對無源諧波鎖模的形成動力學過程進行了深入研究。相關研究成果,2019年發表在Laser & Photonics Reviews上,並被選做Back Cover。

浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用

劉雪明教授課題組對

光纖飛秒鐳射器

進行了深入的研究,利用整合化的光學器件、效能優越的鎖模器、以及合理設計的驅動電路,研製出了實用性強的光纖超快鐳射器系列產品。該系列產品不僅幾何尺寸小,而且效能穩定,實際應用潛力大。近日,該課題組研製的

超快光纖鐳射器產品尺寸已突破到6英寸手機的三分之一,幾何尺寸為75×55×15 mm3

。同時,該鐳射器產品具有高穩定性,對環境不敏感,抗干擾能力強,可長期穩定工作,無需維護,只需插上220V電源即可使用,一鍵式開啟工作,且便於攜帶。

浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用

微型掌上光纖飛秒鐳射器產品實物圖

(a) 與華為Mate 7手機尺寸對比,(b) 整套鐳射器

截至目前,該課題組已開發出三種超快光纖鐳射器系列產品:傳統孤子、耗散孤子、以及高重複頻率超快光纖鐳射器。

(1) 傳統孤子超快光纖鐳射器:

中心波長~1560 nm,光譜寬度6~10 nm可調,重複頻率~30 MHz, 脈衝寬度0。1~1 ps,中心波長為1565。7 nm,譜寬6。5 nm,脈寬810 fs,重頻32。7 MHz。

浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用

傳統孤子超快光纖鐳射器輸出特徵:(a) 光譜,(b) 自相關曲線

(2) 耗散孤子超快光纖鐳射器:

中心波長~1560 nm,光譜寬度10~20 nm可調,重頻~20 MHz,脈寬可壓縮至200 fs以下,中心波長1561 nm,譜寬17。5 nm,脈寬4。59 ps(壓縮後180 fs),重頻17。2 MHz。

浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用

耗散孤子超快光纖鐳射器輸出特徵:(a) 光譜,(b) 自相關曲線

(3) 高重複頻率超快光纖鐳射器:

中心波長~1570 nm,譜寬~8。5 nm,脈寬760 fs,重頻~110 MHz,信噪比~60 dB。

高重複頻率超快光纖鐳射器輸出頻譜:(a) 基頻,(b) 大量程

資料來源:劉雪明教授課題組官網

浙大劉雪明:碳奈米管在超快鐳射中的應用