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我国研发突破:超高非线性二维材料复合光纤成功制备

近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组在二维材料复合光纤的研究上取得了重要突破。他们与北京大学刘忠范院士、刘开辉研究员合作,通过液相辅助两步化学气相沉积法,在多孔光纤孔内壁上直接生长二维过渡金属硫族化合物,成功制备出具有超高非线性的二维材料复合光纤。
这项技术有效解决了二维材料前驱体在大纵横比光纤中传质不匀的问题,实现了多种二维材料及其合金在不同种类规格光纤(如空心石英管光纤和光子晶体光纤等)中均匀全覆盖生长,长度最大可达25cm。在此基础上,研究人员进一步对复合光纤的非线性进行了应用研究。
首先,针对非线性实部,研究人员开展了光频转换应用研究。实验结果表明,二维材料复合光纤在二次和三次谐波产生方面展现出超强的能力。与平面石英衬底上的MoS2样品相比,该MoS2复合光纤的非线性信号增强了约300倍,损伤阈值提高3倍,传输损耗仅为约0.1 dB/cm。这一研究成果为光频转换技术提供了有力支持。
其次,针对非线性虚部,研究人员进行了全光纤超快脉冲激光器的研究。他们利用MoS2复合光纤作为饱和吸收器,成功搭建和测试了全光纤锁模脉冲激光器,具备超窄脉冲宽度(约500 fs)和高重复频率(约41 MHz)等优异性能。这项研究为超快激光技术领域带来了新的可能性。
值得一提的是,这项研究成果不仅在学术领域具有重大意义,而且在实际应用中也具有广泛的前景。例如,在光通信、光纤传感、光显示等领域,二维材料复合光纤的高非线性性能有望带来更高的传输效率和更小的信号损失。
总之,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组的研究成果为二维材料复合光纤领域的发展注入了新的活力。随着研究的不断深入,我们有理由相信,这项技术将在不久的将来为我国乃至全球的科技发展作出更大的贡献。

近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组与北京大学刘忠范院士、刘开辉研究员合作,提出一种液相辅助两步化学气相沉积法在多孔光纤孔内壁上直接生长二维过渡金属硫族化合物,成功制备出具有超高非线性的二维材料复合光纤。

我国研发突破:超高非线性二维材料复合光纤成功制备

该方法有效解决了二维材料前驱体在大纵横比光纤中传质不匀的问题,实现了多种二维材料及其合金在不同种类规格光纤(空心石英管光纤和光子晶体光纤等)中均匀全覆盖生长,长度最大可达25cm。在此基础上,研究人员进一步基于该复合光纤的非线性的实部和虚部分别进行了相应的应用研究。

1、非线性实部:光频转换应用研究。实验结果发现,二维材料复合光纤展示了超强的二次和三次谐波产生,相比于平面石英衬底上的MoS2样品,该MoS2复合光纤的非线性信号增强了~300倍,损伤阈值提高3倍,传输损耗仅为~0.1 dB/cm;

2、非线性虚部:全光纤超快脉冲激光器的研究。将MoS2复合光纤用作饱和吸收器,完成了全光纤锁模脉冲激光器的搭建和测试,具备超窄脉冲宽度~500 fs高重复频率~41 MHz等优异性能。


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