黑磷调制3.5μm波段超短脉冲激光高效产生机理及其特性调控研究
批准号:
61875132
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘军
依托单位:
学科分类:
F0506.激光
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈宇、王庆凯、王云征、孙仲元、葛颜绮、张峰、陈云翔、尤凯熹
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中文摘要
3-5μm中红外激光在光通信、环境监测、医疗、工业加工、光电对抗等领域具有重要应用。本项目针对~3.5μm中红外超短脉冲的应用需求及传统锁模技术难以适用于中红外波段的局限,提出将具有更加优良光学特性的层状黑磷材料作为可饱和吸收体应用到3.5μm波段Er:ZBLAN光纤激光器中,开展基于黑磷调制的3.5μm波段被动锁模脉冲产生机理及其特性调控研究。理论和实验探索3.5μm波段Er:ZBLAN光纤激光器双波长强泵浦方案下增益光纤主要光谱参数变化(如上能级寿命、能量上转换和再吸收系数等)和谐振腔参数等对激光性能的影响,揭示3.5μm波段激光高效高功率运转规律及内在机理;阐明黑磷可饱和吸收体各宏观参量(饱和吸收强度、调制深度、非饱和损耗等)及谐振腔参数与锁模脉冲时域、频域性质的内在关系,研制中红外黑磷锁模器件并优化谐振腔参数,实现稳定的3.5μm波段大能量超短脉冲激光输出。
英文摘要
Mid-infrared laser emissions in 3-5μm have greatly important applications in areas such as telecommunications, atmosphere monitoring, biomedicine, industrial processing and national defence. In this application, a promising ultra-short pulsed lasing scheme at ~3.5μm is proposed in the Er:ZBLAN fiber laser considering the great demand of ultra-short pulsed lasers at this special wavelength but suffering from lacking efficient mid-infrared passive mode-locking components at present. We are applying a new 2D material of black phosphorus (BP) with superb nonlinear optical properties as the mode-locker in ~3.5μm Er:ZBLAN fiber laser and investigate the properties control and efficient generation mechanism of ultra-short pulses at ~3.5μm based on BP. Impact of major spectroscopic parameters of Er:ZBLAN fiber including the energy lifetime, up-conversion and reabsorption coefficient, etc. and cavity conditions on the ~3.5μm lasing performance will be theoretically and experimentally investigated under the dual-wavelength intense pumping scheme in order to recovery the intrinsic mechanism for highly efficient operation. The relationship between the broadband nonlinear optical properties of BP involving typical parameters such as saturable intensity, modulation depth, nonsaturable loss etc. and both the temporal and spectral characteristics of mode-locking pulses are to be studied. Based on qualified BP saturable absorber with appropriate parameters, potential to obtain a stable, ulstra-short pulses at ~3.5μm will be explored experimentally.
3-5 μm中红外激光在光通信、环境监测、医疗、工业加工、光电对抗等领域具有重要应用。本项目针对~3.5 μm中红外超短脉冲的应用需求及传统锁模技术难以适用于中红外波段的局限,提出将具有更加优良光学特性的层状黑磷材料作为可饱和吸收体应用到3.5 μm波段Er:ZBLAN锁模光纤激光器中。本项目理论和实验研究了3.5 μm波段Er:ZBLAN光纤激光器各谐振腔参数对激光性能的影响并利用黑磷/硒化铟异质结可饱和吸收体获得了3.5 μm波段稳定的锁模脉冲激光输出。项目实施过程中取得的研究成果包括:1. 实验分别建立了基于放大自发辐射和光纤随机激光的高功率~1973 nm泵浦源,用于研究高功率3.5 μm波段Er:ZBLAN光纤激光器中功率定标放大特性;2. 实验搭建了3.5 μm波段高功率连续波运转和调Q运转Er:ZBLAN光纤激光器;3. 制备、表征了多种高性能二维可饱和吸收体材料,包括:石墨烯、黑磷、硒化铟、黑磷/硒化铟异质结材料等,并测试了其在近红外和中红外波段的可饱和吸收特性。4. 基于黑磷/硒化铟异质结可饱和吸收体锁模器件,实现了3.5 μm波段超短锁模脉冲激光输出,平均功率为25 mW,傅里叶变换极限脉冲宽度约为~1 ps。项目组在Opt. Lett.、Opt. Express、J. Lightwave Technol.等国际学术刊物发表SCI论文31篇,申请国家发明专利3项,培养硕士生3名,博士后2名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s11433-020-1591-2
发表时间:2021
期刊:Science China. Physics, Mechanics & Astronomy
影响因子:--
作者:Liu Jun;Wu Jiadong;Chen Hualong;Chen Yu;Wang Zhenhong;Ma Chunyang;Zhang Han
通讯作者:Zhang Han
H-shaped pulse generation with tunable leading edge from a Tm-doped mode-locked fiber laser
掺铥锁模光纤激光器产生具有可调谐前沿的 H 形脉冲
DOI:10.7567/1882-0786/ab6135
发表时间:2019-12
期刊:APPLIED PHYSICS EXPRESS
影响因子:2.3
作者:He Zhenwu;Chen Yu;Deng Zhixiang;Fang Zhiqiang;Liu Jun;Fan Dianyuan
通讯作者:Fan Dianyuan
3.46 μm Q-switched Er3+:ZBLAN fiber laser based on a semiconductor saturable absorber mirror
3.46 μm Q 开关 Er3 :基于半导体可饱和吸收镜的 ZBLAN 光纤激光器
DOI:10.1016/j.optlastec.2021.107131
发表时间:2021-09
期刊:Optics & Laser Technology
影响因子:5
作者:Zhiqiang Fang;Chunxiang Zhang;Jun Liu;Yu Chen;Dianyuan Fan
通讯作者:Dianyuan Fan
Simultaneous generation and real-time observation of loosely bound solitons and noise-like pulses in a dispersion-managed fiber laser with net-normal dispersion
在具有净法向色散的色散管理光纤激光器中同时生成和实时观察松散束缚孤子和类噪声脉冲
DOI:10.1364/oe.413597
发表时间:2020
期刊:OPTICS EXPRESS
影响因子:3.8
作者:Wang Zhenhong;Ma Chunyang;Song Yufeng;Liu Jun;Zhu Haiyong;Duan Yanmin;Zhang Han
通讯作者:Zhang Han
Direct Observation of the Build-Up and Extinction of Similaritons in an All-Normal Dispersion Fiber Laserdirect Observation of the Build-Up and Extinction of Similaritons in an All-Normal Dispersion Fiber Laser
直接观察全法线色散光纤激光器中相似子的建立和消失直接观察全法线色散光纤激光器中相似子的建立和消失
DOI:10.2139/ssrn.4133193
发表时间:2022
期刊:Social Science Electronic Publishing
影响因子:--
作者:Chunyang Ma;Ge Wu;Bo Gao;Yunzheng Wang;Jun Liu;Han Zhang
通讯作者:Han Zhang
基于Mamyshev光纤振荡器的中红外多模锁模孤子动力学特性调控研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:刘军
- 依托单位:
沿海大气区基于材料时变特性的多环境耦合作用下氯离子传输模型研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘军
- 依托单位:
中红外脉冲高阶庞加莱球光束产生及其特性调控研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘军
- 依托单位:
拓扑绝缘体锁模拉曼光纤激光产生机理及实验研究
- 批准号:61505124
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:刘军
- 依托单位:
滨海盐雾区复杂环境下混凝土表层微环境的特征及对多重离子在表层传输过程的影响研究
- 批准号:51578340
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:刘军
- 依托单位:
内含氯离子混凝土碘离子快速扩散系数研究
- 批准号:51108271
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:刘军
- 依托单位:
基于系统理论的城市人才活力生成机理与测定研究
- 批准号:70972064
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:刘军
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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