浙大刘雪明：碳纳米管在超快激光中的应用

碳纳米管具有优异的电学、光学和力学性质，是科学界最引人关注的光电功能纳米材料体系，在纳米电子学和光电子学领域具有重要的应用价值和前景。碳纳米管作为可饱和吸收体应用在超快激光器中，为各种复杂非线性现象提供稳定的研究平台。

超快激光源具有脉宽窄、峰值功率高、脉冲能量大等特点，在精密测量和探测、通讯与信息处理、3D打印、以及超快光学诊断等方面有广泛的应用价值。谐波锁模是产生高重频超短脉冲的一项重要技术之一。

但孤子的启动、谐波的产生以及如何实现自稳定一直是科研领域的研究热点，基于时间拉伸色散傅里叶变换（TS-DFT）技术为以上超快现象的实时单次测量提供的思路。

浙江大学刘雪明教授使用TS-DFT技术，以碳纳米管作为可饱和吸收体，对无源谐波锁模的形成动力学过程进行了深入研究。相关研究成果，2019年发表在Laser & Photonics Reviews上，并被选做Back Cover。

刘雪明教授课题组对光纤飞秒激光器进行了深入的研究，利用集成化的光学器件、性能优越的锁模器、以及合理设计的驱动电路，研制出了实用性强的光纤超快激光器系列产品。该系列产品不仅几何尺寸小，而且性能稳定，实际应用潜力大。近日，该课题组研制的超快光纤激光器产品尺寸已突破到6英寸手机的三分之一，几何尺寸为75×55×15 mm³。同时，该激光器产品具有高稳定性，对环境不敏感，抗干扰能力强，可长期稳定工作，无需维护，只需插上220V电源即可使用，一键式开启工作，且便于携带。

微型掌上光纤飞秒激光器产品实物图

(a) 与华为Mate 7手机尺寸对比，(b) 整套激光器

截至目前，该课题组已开发出三种超快光纤激光器系列产品：传统孤子、耗散孤子、以及高重复频率超快光纤激光器。

(1) 传统孤子超快光纤激光器：中心波长~1560 nm，光谱宽度6~10 nm可调，重复频率~30 MHz, 脉冲宽度0.1~1 ps，中心波长为1565.7 nm，谱宽6.5 nm，脉宽810 fs，重频32.7 MHz。

传统孤子超快光纤激光器输出特征：(a) 光谱，(b) 自相关曲线

(2) 耗散孤子超快光纤激光器：中心波长~1560 nm，光谱宽度10~20 nm可调，重频~20 MHz，脉宽可压缩至200 fs以下，中心波长1561 nm，谱宽17.5 nm，脉宽4.59 ps（压缩后180 fs），重频17.2 MHz。

耗散孤子超快光纤激光器输出特征：(a) 光谱，(b) 自相关曲线

(3) 高重复频率超快光纤激光器：中心波长~1570 nm，谱宽~8.5 nm，脉宽760 fs，重频~110 MHz，信噪比~60 dB。

高重复频率超快光纤激光器输出频谱：(a) 基频，(b) 大量程

资料

资料来源：刘雪明教授课题组官网