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目前，激光加工技術應用已經走入我們日常生活，成為材料加工的理想工具，如激光刻蝕、切割、焊接、打標等。與此同時，在激光技術及關鍵器件領域，研究人員也沒有停下腳步。接下來，元祿光電為您整理了近期激光領域的相關進展。

一、實現(xian)寬光譜暗(an)孤子脈沖輸出

超(chao)短脈(mo)沖光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器具有(you)易操作(zuo)、結構緊湊、性能穩定(ding)、成本(ben)低等特點，被廣泛應用于高(gao)速(su)光(guang)(guang)通信、光(guang)(guang)傳(chuan)感、光(guang)(guang)頻梳(shu)、激(ji)光(guang)(guang)雷達、光(guang)(guang)譜分析、軍事(shi)等相(xiang)關領域，是目前(qian)光(guang)(guang)電子領域的(de)研究熱點之一。

北京郵電大學理(li)學院劉文軍、雷鳴等(deng)青年教(jiao)師針(zhen)對暗孤(gu)子(zi)脈(mo)沖產生技術(shu)的限制，理(li)論(lun)分析了(le)暗孤(gu)子(zi)脈(mo)沖產生的動力(li)學行為(wei)，實驗上實現了(le)寬光譜暗孤(gu)子(zi)脈(mo)沖輸出。

基于非線性(xing)Schrodinger方(fang)程和復Ginzburg-Landau方(fang)程，通過改變光(guang)(guang)纖的(de)非線性(xing)參數研(yan)究了暗孤子脈沖在(zai)(zai)光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器中(zhong)的(de)傳輸(shu)特(te)性(xing)，從理論上提出了減弱暗孤子脈沖相(xiang)互作用(yong)的(de)方(fang)法(fa)，在(zai)(zai)實驗(yan)上實現了光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)器中(zhong)暗孤子脈沖的(de)穩(wen)定輸(shu)出。

經(jing)理論計(ji)算，進(jin)一步優化了光(guang)(guang)纖(xian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)腔(qiang)內色(se)散(san)與非線性參(can)數，成功(gong)研制出寬(kuan)光(guang)(guang)譜暗孤子脈沖光(guang)(guang)纖(xian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)，并且(qie)通過(guo)拉(la)錐光(guang)(guang)纖(xian)與可(ke)飽和吸收材料的協同優化，實現了短脈寬(kuan)為67 fs的混合(he)鎖模光(guang)(guang)纖(xian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)輸出。

該課題組還將之用于全光纖(xian)激(ji)光鎖模，進(jin)一(yi)步(bu)實現了脈(mo)寬246 fs的鎖模脈(mo)沖激(ji)光輸(shu)出。據知這是迄今為止(zhi)過渡金屬硫化(hua)物(wu)全光纖(xian)鎖模激(ji)光器所產生的短脈(mo)寬報道。

二、微型紫(zi)外波(bo)段飛秒脈(mo)沖(chong)三倍(bei)頻器效率提升三倍(bei)

華沙(sha)大學的研究人(ren)員已(yi)經研制了一種轉換效(xiao)(xiao)率(lv)超(chao)過30％的微(wei)型(xing)三倍頻器(qi)，通過級聯二階(jie)倍頻器(qi)使得單束激光聚焦(jiao)，以產生246fs的紫外(wai)脈沖。通過對非線性和雙折射介質中聚焦(jiao)的寬(kuan)帶光場的傳播過程進行三維建模(mo)，就(jiu)能夠實現這種超(chao)小型(xing)高(gao)效(xiao)(xiao)變頻器(qi)的設計。

雖然先進的(de)激(ji)光(guang)技術已經能夠覆蓋更(geng)寬(kuan)的(de)光(guang)譜區域，但(dan)是大(da)約300nm的(de)紫(zi)外(wai)波段激(ji)光(guang)仍(reng)然難以實現，特(te)別是制造(zao)高強度的(de)短脈沖(chong)紫(zi)外(wai)激(ji)光(guang)更(geng)是難上加難。

通(tong)常(chang)，科學家通(tong)過非(fei)線性的變頻器，將(jiang)近(jin)紅外激光脈沖轉換(huan)成(cheng)紫外激光脈沖。但是變頻器的調整(zheng)非(fei)常(chang)復雜，而且其轉換(huan)效(xiao)率只有10％左右。

華沙(sha)大學研制(zhi)的微型紫(zi)外波段(duan)飛秒脈沖三倍頻器使(shi)得深紫(zi)外波段(duan)激(ji)光的制(zhi)造成為可能。

三、激光單色性(xing)創(chuang)新世界紀錄

德國(guo)和美國(guo)科學家聯(lian)合創(chuang)造出了譜線寬度僅(jin)10毫赫茲（1毫赫茲為0.001赫茲）的(de)激(ji)光，創(chuang)下激(ji)光單色性的(de)新世界紀(ji)錄。

德(de)國聯邦物理(li)技術研究院發布(bu)的(de)新聞(wen)公報說，這是迄今離理(li)想單色性最近的(de)激(ji)光(guang)，用它測(ce)量(liang)原(yuan)子頻率可以(yi)讓光(guang)子鐘更(geng)加精確，還有助于光(guang)譜學(xue)和射電天文學(xue)研究等(deng)。

普通激(ji)光的(de)線寬通常(chang)為幾(ji)千赫茲到幾(ji)百(bai)萬赫茲，不適(shi)合(he)精度要(yao)求特別高的(de)實驗。德國(guo)聯(lian)邦(bang)物理(li)技(ji)術研究(jiu)所(suo)和美國(guo)實驗天體物理(li)聯(lian)合(he)研究(jiu)所(suo)的(de)科學家合(he)作創造出兩束波長(chang)約(yue)1.5微米的(de)激(ji)光，對比印證顯示其線寬為10毫赫茲。

這(zhe)(zhe)兩束激光非常(chang)穩定，組成激光的(de)所有光波(bo)都非常(chang)相似、振(zhen)(zhen)蕩步(bu)(bu)調高度(du)一致，能在每秒(miao)振(zhen)(zhen)蕩194萬億次(ci)的(de)情況下維(wei)持(chi)同步(bu)(bu)至少11秒(miao)。在這(zhe)(zhe)段時(shi)間里，該激光可(ke)以(yi)傳播330萬千米，相當于(yu)地球到月球距(ju)離(li)的(de)將近10倍。

四、具(ju)有較低(di)窄線寬(kuan)的片上激光器二極管

來自荷蘭特溫特大學MESA +納米技(ji)術與芯片(pian)制造公(gong)司LioniX International的研(yan)究人員表示，已經開發(fa)出了(le)世界(jie)上具(ju)有最低窄線寬的片(pian)上激光(guang)器二極管。

該可調諧磷化(hua)銦/氮化(hua)硅（InP-Si3N4）混合光(guang)(guang)子集成(cheng)激(ji)光(guang)(guang)器具有(you)290Hz的固有(you)激(ji)光(guang)(guang)線(xian)寬以及81nm的光(guang)(guang)譜覆蓋范圍。

特溫特大學團隊(dui)負責人(ren)Klaus Boller指出(chu)，該激光器比任(ren)何其他片上激光器相干(gan)性高十倍（窄線(xian)寬(kuan)低十倍）。

研究人員表(biao)示(shi)，新的激光器將(jiang)帶來一系(xi)列廣泛應(ying)用，包(bao)括控(kong)制5G移動互聯網的手機線(xian)桿上(shang)的可移動天線(xian)，更快的光纖數(shu)據(ju)傳輸，以(yi)及(ji)更準確(que)的GPS系(xi)統和(he)用于監測建筑物和(he)橋梁結(jie)構完整性(xing)的傳感器等。

五、集(ji)成化100kHz窄線寬激光(guang)(guang)光(guang)(guang)源

近(jin)日，福(fu)建(jian)物構所承(cheng)擔的(de)國家863計劃信息(xi)技(ji)(ji)術領域(yu)課(ke)題“集成化100kHz窄(zhai)線寬激光光源”（課(ke)題編號：2013AA014202）通過(guo)科技(ji)(ji)部高技(ji)(ji)術研(yan)究發展(zhan)中心組織的(de)專家驗收(shou)。

該課題(ti)面(mian)向400Gb/s高速相干(gan)光(guang)(guang)通(tong)信系統對(dui)窄線(xian)寬激(ji)光(guang)(guang)器(qi)的特殊(shu)需(xu)求(qiu)，開展(zhan)了半導(dao)體(ti)(ti)增益材料生長激(ji)光(guang)(guang)增益芯片制(zhi)備、光(guang)(guang)纖光(guang)(guang)柵設計和(he)半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)結構封裝等方面(mian)的研究(jiu)，研制(zhi)出國(guo)產化基于(yu)雙(shuang)段式增益芯片的FBG外腔(qiang)式窄線(xian)寬半導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)，實現(xian)了小型集成化、低功耗、低成本、高度穩定的窄線(xian)寬激(ji)光(guang)(guang)輸出。

六、儲存環自由電子(zi)激光(guang)

中國(guo)科學院上海應(ying)用物理研究所研究人員近日(ri)提(ti)出了一種基(ji)于(yu)儲(chu)存環光源(yuan)(yuan)產生高亮度、全相干輻射(she)光的新(xin)機(ji)制。研究表明，這種運行機(ji)制能夠充分利用儲(chu)存環電子束(shu)的特點，通過較簡單(dan)的裝置改造就能實現飛秒(miao)量(liang)級高峰值亮度X射(she)線脈沖的產生，從(cong)而大幅增強(qiang)儲(chu)存環光源(yuan)(yuan)的性能。

基于儲存環的(de)第三代(dai)同步輻(fu)射光源已經成為支撐物理(li)、化學(xue)(xue)、材(cai)料、醫學(xue)(xue)、生命科(ke)學(xue)(xue)等(deng)學(xue)(xue)科(ke)開(kai)展基礎和(he)應用研究的(de)一(yi)種主要(yao)的(de)大科(ke)學(xue)(xue)平臺。

第三(san)代同步輻射光(guang)源具有平均亮度(du)(du)高、脈沖能(neng)量(liang)穩定和(he)同時支(zhi)持多用戶(hu)運行等諸多優點(dian)。然而(er)，受原理限制它也同時存在著峰值(zhi)亮度(du)(du)較低(di)、脈沖長度(du)(du)較長和(he)縱(zong)向沒有相(xiang)干性(xing)等缺點(dian)。

為克服儲(chu)存環光(guang)(guang)源(yuan)的(de)這些缺點，人們(men)正在發(fa)展X射線自(zi)由(you)電子激(ji)光(guang)(guang)。與(yu)此同時，近些年隨(sui)著衍射儲(chu)存環光(guang)(guang)源(yuan)的(de)發(fa)展，人們(men)開始探索基于儲(chu)存環產(chan)生全相干(gan)自(zi)由(you)電子激(ji)光(guang)(guang)的(de)可行性，并提出了一些新的(de)方案。

七、硅(gui)基納(na)米激(ji)光(guang)器和光(guang)放(fang)大器

清(qing)華大學(xue)(xue)電子系(xi)“千人計劃”專家寧存政教授(shou)長期研究半導(dao)體(ti)發光(guang)物理、納米光(guang)子學(xue)(xue)、器(qi)件微(wei)型化制作(zuo)及表征，曾在世(shi)界(jie)上首(shou)次制成尺寸小于(yu)半波(bo)長的電注入納米激(ji)(ji)光(guang)器(qi)，并首(shou)次實(shi)現了電注入金屬腔納米激(ji)(ji)光(guang)器(qi)的室(shi)溫連(lian)續模運轉，是納米激(ji)(ji)光(guang)技(ji)術領域的開拓型龍頭人物。

寧存政教授(shou)課題組一直致力于微納光(guang)電(dian)子材料器件的(de)物(wu)理及應用研(yan)究(jiu)，不斷突(tu)破(po)激光(guang)器和光(guang)放大(da)器尺寸小型化(hua)更大(da)值，為光(guang)電(dian)集成及其在(zai)(zai)未來計算(suan)機(ji)芯(xin)片(pian)上的(de)應用進行前沿探索。十多年來，課題組專注開發納米激光(guang)器和具有高光(guang)學增益(yi)的(de)光(guang)放大(da)器新(xin)材料，最近同時在(zai)(zai)這兩方面(mian)取得重大(da)突(tu)破(po)。

以上兩項研究(jiu)的(de)另一重大(da)意義在于硅基(ji)光電(dian)子集成(cheng)和未來(lai)計算機芯(xin)片。眾所(suo)周知，硅材(cai)料(liao)是目前微電(dian)子技(ji)術(shu)包括計算機芯(xin)片的(de)基(ji)礎，也(ye)是未來(lai)光電(dian)集成(cheng)的(de)很可(ke)能的(de)基(ji)底材(cai)料(liao)。

但(dan)由于硅是一個(ge)效率(lv)相當低的發光材(cai)料，所以(yi)未來光電(dian)集(ji)成(cheng)芯片中(zhong)需(xu)要以(yi)某種方式將其它發光材(cai)料與硅襯底集(ji)成(cheng)。而這種集(ji)成(cheng)也是近幾十年來光電(dian)集(ji)成(cheng)中(zhong)懸而未決的難(nan)題。

通常做法(fa)是將發光效率高(gao)的(de)III-V族(zu)化合物(wu)半導體與硅(gui)粘合在(zai)一起。與此相比，二維材料或(huo)是納米(mi)線結構不會由于應(ying)力或(huo)晶格(ge)失配引起任(ren)何損傷或(huo)性能降(jiang)低，為未來硅(gui)基光電集成提供(gong)了一個新的(de)思路。