基于单壁碳纳米管可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器研究

基于单壁碳纳米管(SWCNTs)作为光学可饱和吸收体(SA)的恢复时间快(<1ps)、饱和光强低、锁模自启动、工作光谱范围宽且制备方法简单、成本低、化学稳定性好、易与光纤兼容等优点,利用SWCNTs-SA实现了稳定脉冲序列输出的实验结果。利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)易成膜且机械性能良好的特点,将SWCNTs与PMMA一起分散在二氯化苯(DCB)溶液中,运用光学诱导作用将SWCNTs吸附在单模光纤(SMF)端面,并加热固化成膜。在光纤激光器环形腔结构中引入SWCNT/PMMA薄膜作为SA,获得了具有稳定的重复频率为8.366MHz的基频锁模脉冲序列,其中心波长在1 562nm,脉冲宽度为1.2ps。     

烷氧基酞菁铅类反饱和吸收化合物的制备及性质研究

合成了三种烷氧基取代的金属酞菁铅，利用元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱(HNMR)等方法，验证了化合物的分子结构。将它们分别掺入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，制备出具有非线性光学性质的复合材料。测试了它们在甲基丙烯酸甲酯中的可见光谱(200～800nm)。用波长为532nm的YAG倍频调Q脉冲激光以8ns的脉冲速率测试复合材料的反饱和吸收的光限幅特性，使用现象学的方法对它们的光限幅现象进行了拟合。拟合结果与实验结果基本一致。三种化合物中叔丁烷氧基酞菁铅反饱和吸收效果最好，这是由于短支链基团有利于酞菁环自身结构的共轭性提高，并能够阻止酞菁分子间发生低聚。     

半导体薄膜实现Nd∶YVO4 1064nm和1342nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd∶YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd∶YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20ns的1064nm激光脉冲和19ns的1342nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064nm和对1342nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

半导体薄膜实现Nd:YVO4 1064 nm和1342 nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064 nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd:YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd:YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20 ns的1064 nm激光脉冲和19 ns的1342 nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064 nm和对1342 nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

π共轭聚吡咯衍生物非线性响应时间的测量

合成一种新型π共轭聚吡咯衍生物———聚吡咯 { 2 ,5 二 [(对硝基 )苯甲烯 ]} (PPNB) ,制备了该高分子的N 甲基 2 吡咯烷酮 (NMP)溶液和聚乙烯醇 (PVA)复合薄膜。用 5 32nm ,8ns脉冲激光作抽运光源 ,氦氖激光 (6 32 8nm ,CW)为探测光源 ,测量了该高分子的非线性光学响应过程 ,测得PPNB/NMP溶液和PPNB/PVA薄膜的激光诱导折射率的建立时间分别为 4μs和 5 μs,恢复时间分别为 30ms和 5ms。引起这种非线性效应的机制可能主要是热光非线性效应。     

光漂白法制备有机聚合物非线性定向耦合器

研究了用光漂白的方法制备PMMA/DR1聚合物非线性定向耦合器,提出了一种容易的制备方法来得到要求的耦合长度.测量了材料的光学非线性对定向耦合器两臂透过率的影响.实验结果表明由于光学非线性,耦合器的耦合长度随着入射光强度的改变而发生变化.     

Fabrication of Polymer Nonlinear Directional Coupler by Photo—bleaching

The preparation of a nonlinear directional coupler in polymer PMMA/DRl film by photobleaching is studied.We find it easier to obtain a required coupling length by controlling photo-bleaching time than by controlling the dimension of the coupler.The transmittance of each arm is measured when the pulse input light energy changes in our experiment.The experimental results show that the coupling length will change with the intensity of input light due to optical nonlinearities of the polymer PMMA/DRl at 1064 nm.     

超宽光谱类噪声脉冲光纤激光器

报道了一种全光纤超宽带光谱的类噪声脉冲锁模光纤激光器。为了加宽锁模光谱,利用腔内色散管理和非线性技术,使在58m腔内具有小的反常色散,平均色散系数为0.12 ps/nm/km。实验获得了超过1300nm--1750nm超宽带光谱锁模类噪声脉冲,光谱20-dB带宽达到362nm,3-dB带宽达到102nm。类噪声脉冲的光谱宽度远超过掺铒光纤的增益带宽。     

Black Phosphorus Quantum Dots Encapsulated Biodegradable Hollow Mesoporous MnO2: Dual-Modality Cancer Imaging and Synergistic Chemo-Phototherapy

To achieve an accurate diagnosis and efficient tumor treatment, developing a facile and powerful strategy to build multifunctional nanotheranostics is highly desirable. Benefiting from the distinct characteristics of black phosphorus quantum dots (BPQDs), herein, a versatile nanoprobe (H-MnO₂/DOX/BPQDs) is constructed for dual-modality cancer imaging and synergistic chemo-phototherapy. The hollow mesoporous MnO₂ (H-MnO₂) nanoparticles are sequentially decorated with a cationic polymer poly (allylamine hydrochloride) (PAH) and an anionic polymer poly (acrylic acid) (PAA). The obtained H-MnO₂-PAH-PAA is covalently grafted with BPQDs-PEG-NH₂ via a carbodiimide cross-linking reaction and then loaded with anti-cancer drug DOX to form final nanoprobe H-MnO₂/DOX/BPQDs. Under the tumor microenvironment, H-MnO₂/DOX/BPQDs is degraded to release encapsulated functional molecules DOX and BPQDs. DOX acts as the chemotherapy and fluorescence imaging agent, and BPQDs endows the nanoprobe with photodynamic therapy (PDT) and photothermal therapy (PTT) abilities under dual laser irradiation of 630 and 808 nm. H-MnO₂ offers contrasts for magnetic resonance imaging (MRI) and facilitates conversion of endogenous H₂O₂ to oxygen, thereby relieving tumor hypoxia and enhancing PDT efficacy. All in vitro and in vivo results demonstrate that the designed nanoprobe displays dual-modality MRI/FL imaging and synergistic chemotherapy/PDT/PTT, which ultimately enhances the accuracy of cancer diagnosis and therapeutic performance.     

2 μm noise-like mode-locked fiber laser based on nonlinear optical loop mirror

We report a Tm-doped noise-like mode-locked (NLML) pulsed fiber laser with a compact linear cavity which consists of dual nonlinear optical loop mirrors (NOLMs). The design of dual-NOLM shows both exceptional compactness in construction and distinct flexibility. In this laser, mode-locking can be realized through the nonlinear optical loop mirror technique. Stable noise-like mode-locked pulses with spectral bandwidth of 29.18 nm and pulse energy of 46 nJ are generated at a central wavelength of 1 999.7 nm. Our results indicate that such a simple and inexpensive structure can pave the way for the development of generating supercontinuum with desirable performance.     

皮秒激光下超小型BPQDs非线性光学性质研究北大核心CSCD

近年来,黑磷量子点(Black Phosphorus Quantum Dots,BPQDs)线性和非线性光学(Nonlinear Optical,NLO)性质的研究取得了一定进展,但BPQDs尺寸依赖的NLO特性的研究仍有待开展。本文研究了5nm以下三种不同尺寸的超小型BPQDs的NLO行为,结果表明,尺寸为23nm的BPQDs比41nm的BPQDs的NLO吸收系数和极化率增加了近一倍,归因于量子限制效应和光致偶极矩的变化,时域有限差分(FDTD)仿真结果证实了这一原因。这项研究证实了调节超小型BPQDs的尺寸是增强其非线性光学效应的一种有效手段,并表明超小型BPQDs在光学和光电器件领域内具有潜在应用价值。     

1.7 μm全光纤锁模脉冲掺铥光纤激光器研究

1.7 μm超短脉冲光纤激光器在生物成像和材料加工等领域具有重要的应用前景,受到了科学家们的极大关注。基于非线性偏振旋转锁模技术,实验搭建了全光纤结构的1.7 μm锁模脉冲掺铥光纤激光器。通过在激光器内加入光纤滤波器抑制掺铥光纤中的长波激光发射,同时采用纤芯泵浦的方式有效获得了1.7 μm波段的增益。激光器输出脉冲的光谱中心波长为1733 nm,3 dB带宽为6.3 nm。锁模脉冲的重复频率为19.56 MHz,平均功率为1.4 mW。同时,数值模拟了脉冲在激光器的腔内演化。文中提出的1.7 μm全光纤锁模激光器有利于进一步提高1.7 μm激光源的稳定性和集成度,在生物成像等领域具有重要的应用价值。     

BBO晶体Ⅰ类相位匹配从可见光到近红外光宽带参量放大的带宽研究

超快激光的应用,需要有高功率、窄脉宽和宽调谐的激光光源。飞秒光参量放大是产生可调谐、短至几个飞秒光脉冲的一种重要方法。为获得极窄的飞秒光脉冲,飞秒光参量放大器就应该有尽可能大的本征带宽。理论研究了BBO晶体在Ⅰ类非共线相位匹配条件下的宽带参量放大特性。将多色相位匹配技术应用于飞秒光参量放大,推导出信号光带角色散时的宽带运转条件。分别介绍了从可见光到近红外光选取合适的参数实现宽带运转的方法。基于400nm蓝光抽运的BBO晶体光参量放大器(OPA),系统地分析了非共线角和信号光角色散值对相位失配和参量带宽的影响。研究结果表明选取适当非共线角和在近红外光中引入适当的角色散可极大提高参量带宽。     

C+L波段掺铒光纤被动锁模激光器

提出并证明了一种宽光谱被动锁模掺铒光纤激光器,为光学频率梳和光纤飞秒脉冲的产生奠定了基础。该激光器基于非线性偏振旋转的锁模机理,同时在大的正常色散区合理地将C波段和L波段掺铒光纤结合,确保激光器具有C+L波段的增益谱覆盖。当泵浦功率为350mW时,脉冲稳定的以基频4.32MHz运转,3dB带宽为60nm,20dB覆盖了1522~1630nm,实现了增益带宽内光谱的完全覆盖。这种利用增益拼接加宽光谱的方法可以有效避免光谱成分的非线性相位噪声,并且有利于进一步压窄脉冲。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器

水汽分子的3强振动吸收带位于935 nm附近,差分吸收激光雷达在这个波段具有高探测灵敏度。不幸这一波段位于Ti:Sapphire激光器增益带宽的边缘和Cr:Alexandrite激光器增益带宽之外,染料激光器有较高的自发荧光成分而使其光谱纯度不高,光参量频率转换器可以用作该波段水汽差分吸收激光雷达的发射机。动态稳定的环形谐振腔中有一对走离补偿的、70.7切角的KTP非线性晶体。它由种子注入单纵模Nd:YAG激光器的二倍频532 nm光脉冲泵浦,脉冲重复频率10 Hz。通过935 nm分布反馈半导体激光器种子注入和ramp-hold-fire方法,主动锁定光参量振荡器谐振腔的腔长。发射机平均输出功率达到4.5 W,脉冲长度6 ns,光（532 nm）-光（935 nm）转换效率大于17%,光频的短程和长程频率稳定性30 MHz（RMS）。光束质量M2大约7.8,光谱纯度可以达到99.9%。它将是空间探测大气水汽廓线遥感器的候选光源之一。     

40GHz皮秒光脉冲序列光谱展宽的实验研究

实验采用具有较大正常色散值的高非线性光纤（HNLF），应用脉冲啁啾补偿压缩技术的改进方案实现了40GHz、1．2ps光脉冲序列光谱的更大展宽。在该方案中，脉冲首先通过一定长度的HNLF，成为光谱展宽的线性正啁啾脉冲；然后经过相应长度的普通单模光纤（SMF）进行啁啾补偿压缩以重新提高峰值功率；最后进人第2段HNLF实现脉冲光谱的进一步展宽。实验结果表明，在使用相同长度HNLF（150m）和相同抽运脉冲输入条件下，改进方案10dB带宽增加了3．28nm，并且相干特性保持良好。实验表明，对于40GHz皮秒光脉冲序列，在其峰值功率受自身高重复频率限制不能被光功率放大器充分放大的情况下，该方案是实现脉冲光谱在此类HNLF中展宽的有效途径。     

脉冲激光对石英基底Ta2O5/SiO2滤光膜的损伤效应研究

随着高能激光系统的发展,对光学薄膜抵抗激光损伤能力的要求越来越高,而激光脉宽是脉冲激光对薄膜损伤行为的重要影响因素。针对Ta₂O₅/SiO₂多层膜,基于1-on-1测试方法,分析其在飞秒、皮秒、纳秒激光作用下的损伤特性。测得800 nm飞秒激光作用下的损伤阈值为1.67 J/cm₂;532 nm和1 064 nm皮秒激光作用下的损伤阈值分别为1.08 J/cm²和1.98 J/cm²;532 nm和1 064 nm纳秒激光作用下的损伤阈值分别为9.39 J/cm₂和21.57 J/cm₂,并使用金相显微镜观察了滤光膜的损伤形貌。实验结果表明：飞秒激光对滤光膜的损伤机理主要是多光子电离效应,而皮秒和纳秒激光对滤光膜的损伤机制主要是热效应。滤光膜在飞秒激光作用下的损伤阈值与皮秒激光作用下的损伤阈值相当,纳秒激光作用下的损伤阈值要高一个数量级,透射通带外损伤阈值约为通带内损伤阈值的2倍。     

NIR/ROS‐Responsive Black Phosphorus QD Vesicles as Immunoadjuvant Carrier for Specific Cancer Photodynamic Immunotherapy

2D black phosphorus (BP) nanosheets and BP quantum dots (BPQD), as two main material styles of BP, are widely used in the biomedical filed. However, few stimuli‐responsive BP nanocarriers are reported to meet the need of nanomedicine. Herein, near‐infrared region/reactive oxygen species (NIR/ROS) sensitive BPQD vesicles (BPNVs) are prepared by self‐assembly of amphiphilic BPQDs grafted with polyethylene glycol and ROS sensitive poly(propylene sulfide) (PPS). BPNVs exhibit enhanced photo‐absorption in the NIR region, and have high loading efficiency of immunoadjuvant CpG oligodeoxynucleotides (CpG ODNs) in the cavity of the BPNVs. Upon NIR laser irradiation, high levels of ROS are generated from BPNVs to trigger the change of hydrophobic PPS to hydrophilic polymers, leading to disassembly of the vesicles to BPQDs. In this manner, the BPNVs show synergistic photodynamic therapy combined with immunotherapy, due to simultaneous release of small BPQDs with deep tumor penetration and CpG with enhanced immunotherapy. The BPNVs‐CpG achieves potent photodynamic immunotherapy in vivo, in addition to block distant tumor growth and metastasis.     

87 nm bandwidth noise-like pulse generation from erbium-doped fibre laser

Demonstrated is the operation of a passively modelocked erbium-doped fibre laser in noise-like mode and the generation of the pulse train with a bandwidth much wider than the gain bandwidth. Also demonstrated is super-continuum (SC) generation by launching the noise-like pulse into a highly nonlinear fibre and it is shown that the ultra-broadband SC spectra of over 960 nm is obtained by using the noise-like pulse instead of ultrashort pulses.