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基于石墨烯锁模的掺铒环形光纤激光器中类噪声脉冲和孤子雨的产生 Research

唐平华1,罗木林1,赵婷2,毛宇亮1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000372

摘要：本文研究了基于石墨烯可饱和吸收体锁模的掺铒光纤激光器中类噪声脉冲以及孤子雨的产生。在合适的泵浦功率和腔偏振态下，实验获得典型的类噪声脉冲。通过精细调节腔偏振态，激光器可实现多孤子的孤子雨状态运转。此外，观察并研究了独特的多孤子相互作用，包括基频锁模和多脉冲。实验结果有助于进一步理解超快光学中的非线性脉冲动力学过程。

关键词：掺铒光纤激光器；石墨烯；可饱和吸收体；被动锁模

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基于二硫化钛可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤激光器 Research Articles

尚新新1,3,4,郭林广1,3,4,张华年2,李登旺1,3,4,岳庆炀1,3,4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.2000341

摘要：本文采用液相剥离法和旋涂法合成调制深度为5.08%、饱和强度为10.62 MW/cm2的二硫化钛聚乙烯醇薄膜型可饱和吸收体。由于二硫化钛可饱和吸收体具有很强的非线性饱和吸收特性，在掺铒锁模光纤激光器中观测到两种类型的光孤子。当泵浦功率达到67.3 mW时，产生重复率为1.716 MHz、脉宽为6.57 ps的传统锁模脉冲串，其输出光谱中心为1556.98 nm、半高全宽为0.466 nm，且有明显对称的Kelly边带。通过调整偏振控制器，得到另一种锁模脉冲，在517.2 mW泵浦功率下，其最大输出功率为3.92 mW，脉冲能量为2.28 nJ。实验证明层状二维材料二硫化钛具有优异的非线性饱和吸收特性，在超快光子学领域具有广阔应用前景。

关键词：光纤激光器；被动锁模；可饱和吸收体；二硫化钛

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二硫化铼超薄纳米片的制备及其在调Q掺铒光纤激光器中的应用 Research

何俊杉1,2,3,4,曾国华1,刘绍贤1,卢海明1,谢锐贤1,戚晶晶1, 陶丽丽1,周博2,3,4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000339

摘要：本文通过液相剥离法从自制二硫化铼粉末中制备二硫化铼超薄纳米片，并将其应用在调Q掺铒光纤激光器中。将二硫化铼/PVA复合薄膜作为可饱和吸收体放入掺铒光纤激光器中可以获得调Q脉冲输出，脉冲宽度最窄为2.4 μs，输出功率为1.25 mW，揭示了二硫化铼在Q调制方面的潜在应用价值。

关键词：二硫化铼；可饱和吸收体；二维材料；调Q光纤激光器

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以InSe作为可饱和吸收体的传统孤子光纤激光器 Research

刘晓娟1,王国梅1,2,朱明晓1,韩克祯1,张文飞1,2,张华年1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000387

摘要：本文通过混合InSe纳米片和PVA形成InSe-PVA薄膜制备可饱和吸收体。InSe可饱和吸收体表现出明显的非线性吸收特性，非饱和吸收和调制深度分别为37.5%和9.55%。以InSe为锁模器件，在掺铒光纤激光器中产生了传统孤子。中心波长、传统孤子脉宽和脉冲频率分别为1568.73 nm、2.06 ps和1.731 MHz。这是首次以InSe为锁模器件产生的传统孤子激光。实验进一步证明InSe是一种可应用于超光纤激光的优秀非线性吸收材料。

关键词：光纤激光器；纳米片；传统孤子

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基于金纳米棒饱和吸收体的LD泵浦Tm:YLF 2.3 μm纳秒被动调Q激光器 Research

吴福燕,王石强,陈海伟,黄海涛

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 312-317 doi: 10.1631/FITEE.2000110

摘要：探索新型中红外波段饱和吸收体材料，评价其在特定波段的激光脉冲产生性能是激光技术领域的重要研究方向，对新波段短脉冲激光产生及其相关的科学和工业应用具有重要意义。金纳米棒具备超快的非线性响应和宽带可饱和吸收特性，其作为新颖中红外波段可饱和吸收体的性能需要研究与评价。本文成功实现基于金纳米棒饱和吸收体的2.3 μm LD泵浦Tm:YLF激光器的被动调Q运转，获得脉冲宽度为843 ns、重复频率为6.67 kHz的脉冲输出。结果表明，金纳米棒可以作为2.3 μm 掺铥激光器有潜力的被动调Q开关材料。

关键词：金纳米棒；被动调Q；2.3 μm；掺铥激光材料

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基于拓扑绝缘体Sb2Te3的52 nm宽谱可调谐被动调Q掺镱光纤激光器 Research

王涛1,俞强1,2,郭琨1,史鑫尧2,阚雪芬3,徐轶君4,5,吴坚1,4,张凯2,周朴1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000577

摘要：拓扑绝缘体Sb2Te3具有从可见光到红外波段的宽谱可饱和吸收的优点。在本研究中，首先将拓扑绝缘体家族中的二维材料Sb2Te3可饱和吸收体应用在宽谱可调谐被动调Q掺镱光纤激光器中。高质量的Sb2Te3晶体通过选区熔炼法合成，进一步通过改进的机械剥离方法制备少层Sb2Te3可饱和吸收体。基于此可饱和吸收体，在掺镱光纤环形腔中获得稳定的波长可调谐被动调Q脉冲，其中心波长可从1040.89 nm连续调节到1092.85 nm。实验结果表明，Sb2Te3具有宽谱可饱和吸收特性，这个波长可调谐脉冲激光可以为实际应用提供一个方便简单的光源。

关键词：拓扑绝缘体；Sb2Te3；光纤激光；被动调Q激光；波长可调谐激光

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石墨烯超表面宽入射角太赫兹吸收 Research

熊日辉1,彭小青2,李九生1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000079

摘要：针对可调宽带宽入射角太赫兹波吸收器，本文提出一种石墨烯超表面结构，该结构在二氧化硅基底上沉积了按平面阵列分布的欧米伽型石墨烯图案。讨论了石墨烯费米能级层和各种基底对吸收特性的影响。在0.82–2.0 THz频率范围内，当入射角为0°–60°时，该太赫兹吸收器的吸收率超过80%。本文研究成果将惠及太赫兹波通信和生物医学成像/传感系统的应用。

关键词：石墨烯超表面；太赫兹吸收器；欧米伽形石墨烯图案

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几种新体制半导体激光器及相关产业的现状、挑战和思考

韦欣,李明,李健,汪超,李川川

《中国工程科学》 2020年第22卷第3期页码 21-28 doi: 10.15302/J-SSCAE-2020.03.004

摘要：

半导体激光器产业体量大、辐射和带动能力强，作为激光器工业的基础，被广泛应用在光通信、光信息处理、新型加工、激光显示、生物和医学传感等工业、为了适应逐渐扩大的应用范围，满足不同应用场景所提出的新要求，半导体激光器领域近年来通过学科交叉渗透不断地引入了各种新机制、新概念以及新结构，大大优化了其波长覆盖范围、光束质量、器件体积和功耗、调制速度以及输出功率本文通过对比几种新型激光器的物理内涵、结构设计及制备手段，介绍了几种应用前景广泛且发展势头强劲的半导体激光器。结合我国相关产业的发展现状指出，半导体激光器产业的发展仍然应与应用紧密结合，通过市场和强大的系统开发能力闭环优化器件性能，提升核心技术，通过交叉学科融通不断引入新概念、新结构和新工艺。同时，结合国内政策导向优势，在垂直外腔面发射激光器、微纳结构激光器以及拓扑绝缘体激光器等几个发展势头强劲的新型激光技术中加大投入，进行批量生产和可控制备研发，力争在国际相关领域的竞争中抢占战术制高点。

关键词：半导体激光器，光泵浦垂直外腔面发射激光器，纳米激光器，拓扑绝缘体激光器

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基于光纤激光传感器的重载铁路列车在途安全状态监测技术

杜彦良,张文涛

《中国工程科学》 2009年第11卷第10期页码 61-66

摘要：

针对重载铁路运行安全监测的迫切需求，提出了一种基于光纤激光传感器的重载铁路在途安全状态监测技术。在给出了光纤激光传感器基本原理与在途安全状态监测技术方案的基础上，指出了其中需要重点解决的关键技术，并给出了具体的实现方案。主要包括：高性能光纤激光振动传感器技术，高精度波长解调技术以及危险状态模式识别技术等。最后，给出了该监测技术的系统实现方案。

关键词：光纤激光器重载铁路安全状态在途

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激光器纳米测尺原理

张书练

《中国工程科学》 2005年第7卷第3期页码 27-34

摘要：

以笔者发现的激光频率分裂、模竞争、腔调谐等双折射双频激光物理效应，研制成激光器纳米测尺。激光器自身就是纳米量级位移传感器，利用腔内双折射元件把一个激光频率分裂成2个频率（⊥光模和∥光模）；当一腔镜沿激光器轴线移动并使这两个频率扫过激光增益区时，强烈和中等程度的竞争交替出现，把出光带宽分成3个等宽区间；合激光纵膜间隔为出光带宽的4/3时，在腔镜移动第一个λ/8波长内强竞争使⊥光模抑制掉∥光模，第二个λ/8波长内中度竞争使⊥光模和∥光模可一起振荡，第三个λ/8波长内强竞争使∥光模抑制掉⊥光模，第四个λ/8波长内⊥光模∥不振荡，激光器无光输出；4种状态重复一次，反射镜移动λ/2，计算出状态数该成果是激光技术和精密计量两领域交叉融合取得的自主原创性、有重要意义的突破性进展。

关键词：位移测量 HeNe激光器竞争频率分裂腔调谐纵模双折射

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在光纤激光器中利用Ti3C2 MXene材料产生矢量孤子和类噪声脉冲 Research

王帅1,李雷1,宋宇峰2,唐定远3,沈德元1,赵鹭明1,4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第3期页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.2000033

摘要：本文利用Ti3C2 MXene材料作为可饱和吸收体，搭建了铥钬共掺光纤激光器，观察到矢量孤子和类噪声脉冲的形成。其中，可饱和吸收体是通过将Ti3C2溶液滴在侧面抛光的D形光纤上自然挥发后制备而成。通过调节光纤激光器中的偏振控制器，可以将矢量孤子转变为光谱带宽约3.3 nm的类噪声脉冲。据我们所知，这是首次利用Ti3C2 MXene材料作为可饱和吸收体从光纤激光器中获得矢量孤子。

关键词：矢量孤子；类噪声脉冲；MXene；光纤激光器

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硅基石墨烯调制器 Special Feature on Optoelectronic Devices and Inte

Hao-wen SHU, Ming JIN, Yuan-sheng TAO, Xing-jun WANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第4期页码 458-471 doi: 10.1631/FITEE.1800407

摘要：硅基调制器是硅基光电子学的核心器件之一，然而传统基于等离子色散效应的硅基耗尽式调制器在带宽、尺寸和功耗方面存在一定限制，影响传输系统整体性能。为解决该问题，石墨烯被引入硅基光电子器件的材料体系，其优异的电学传输特性和光电特性有效提升传统硅基光调制器单元器件性能。我们总结了基于热光、电光、等离子体等硅基石墨烯调制器的最新进展，其出色性能使硅基石墨烯调制器有望成为下一代片上及片外光互连技术的候选方案。

关键词：硅基光电子学；石墨烯；光调制器

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新型电光调Q腔内倍频绿光激光器

陈飞,霍玉晶,何淑芳,冯立春

《中国工程科学》 2000年第2卷第4期页码 39-42

摘要：

本文报道了一种新型的LD泵浦Nd:YVO₄-KTP电光调Q绿光激光器，用单块KTP晶体同时作为电光调Q开关和Ⅱ类相位匹配的倍频晶体，减少了腔内损耗，提高了效率，得到了脉宽为12ns激光器采用纵向同轴泵浦方式、独特的整体控温技术和小焦距非球面聚焦透镜，并把全部元件固化为一个整体，进一步提高了器件的效率、激光的输出功率和光束方向的稳定性。

关键词： KTP 绿光激光器电光调Q开关倍频

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高亮度固体激光器技术发展研究

唐晓军,王钢,刘娇,耿林,姜东升

《中国工程科学》 2020年第22卷第3期页码 49-55 doi: 10.15302/J-SSCAE-2020.03.008

摘要：

激光推进、激光传能等重大科研方向对高亮度固体激光器技术提出了重大需求，使得相关研究持续成为国际关注焦点。本文阐述了高亮度固体激光器技术的宏观需求，梳理国内外的技术研究现状并总结发展趋势，凝练技术进一步发展所面临的问题；据此完成高亮度固体激光器的关键技术分析，并结合国情提出未来发展建议。板条激光器和光纤激光器由于具有突出优点成为研究热点，在单台激光器输出功率不断提升的同时，可配合光束合成方法来实现高亮度激光输出。研究表明，应着重推动新型激光材料、高端半导体激光泵浦源、高精度封装工艺、自适应光束控制、光束合成关键器件等方面的技术攻关，尽快形成核心技术体系；科学布局以表层增益板条激光器技术为代表的、具有良好发展潜力的固体激光器技术研究课题，加强共用基础技术研究与积淀，为未来固体激光器输出亮度、转换效率、功率质量比的持续提升奠定坚实基础。

关键词：固体激光器高亮度技术路线关键技术

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圆形金属腔旋流二氧化碳激光器

李再光,龚威

《中国工程科学》 2001年第3卷第1期页码 58-61

摘要：

现有的工业CO₂激光器，主要为横流、纵流和扩散冷却三种。文章提出一种新型激光器，即圆形金属腔CO₂激光器。该激光器的腔体由多个等距、同轴安装的金属腔单元组成。每个腔单元有多个流道，放电在流道与腔体接口处产生，气流将放电及被其激活的粒子吹人腔内，形成增益，输出激光。研究结果表明：多通道放电吹入和腔内旋流，有利于腔内的均匀放电；金属腔壁有利于腔内对流冷却，降低对气流速度的要求，从而缩小激光器的体积。相邻的腔单元相对转动适当角度，可以提高腔内增益分布的圆周均匀性，从而获得光束质量好的激光束。