双向多泵浦光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统分析了双向多泵浦FRA系统中的偏振相关增益(PDG)特性。根据4个泵浦光源配置的不同,FRA有14种结构。首先整体分析了这14种不同FRA结构中PDG的特点;然后对其中一种结构FRA系统中PDG的特性进行了更具体的分析,包括泵浦-信号、泵浦-泵浦以及信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,当泵浦总数目一定时,反向泵浦数目越多,其PDG均值越小;当泵浦总数目和反向泵浦数目都一定时,PDG的大小与反向泵浦光波长关系不大;双向多泵浦FRA系统中的PDG主要由泵浦-信号拉曼相互作用所产生的PDG决定。以上结果对有效降低双向多泵浦FRA系统中的PDG有重要的参考价值。     

石墨烯的制备及表征研究进展

简述了石墨烯的力、热、电学特性;重点分析了制备石墨烯的几种不同方法,包括:机械剥离法、加热SiC法、石墨插层法、电弧放电法、化学气相沉积法、溶剂剥离法与溶剂热法等,并且评述了这几种方法的特点及存在的问题。介绍了石墨烯的几种表征方法,并阐述了其未来的发展前景。     

反向抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益的数值计算

基于反向抽运方式的光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统研究了单抽运多信号传输的FRA系统中各因素——光纤偏振模色散(PMD)、抽运光输入功率、抽运光波长、信号光输入功率、光纤长度及光纤损耗系数等对由抽运-信号拉曼相互作用所产生的偏振相关增益(PDG)的影响;比较了单抽运多信号FRA系统与单抽运单信号FRA系统中由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的大小;总结了各参数对降低由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的效果。研究结果表明,单抽运多信号FRA系统中的PDG主要由抽运-信号拉曼相互作用产生,并且光纤的PMD值和抽运光功率对PDG的影响较明显。     

反向多抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法系统研究了反向多抽运FRA中的偏振相关增益(PDG),其中包括FRA系统中由所有光波拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-抽运拉曼相互作用所产生的PDG以及由信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,相比于单抽运FRA系统,多抽运FRA系统不仅可以获得较平坦的拉曼增益谱而且可以使整个增益带宽内的PDG较均匀。此研究不仅可以有效地估计反向多抽运FRA系统中分别由抽运-信号、抽运-抽运、信号-信号之间拉曼相互作用所产生的PDG,而且对有效降低FRA系统中的PDG提供重要的参考价值。     

基于拉曼光谱法的电偏置悬空石墨烯器件热导率研究

石墨烯是典型的二维原子晶体材料,具有极高的热导率,其以独特的电子-声子相互作用机制以及在微纳尺度热管理领域的应用潜力而备受瞩目。国内外针对石墨烯在不同温度下的热导率进行了大量的理论和实验研究,但如何准确测量电偏置作用下悬空石墨烯器件的热导率仍需进一步深入研究。本课题组成功制备了高质量的悬空石墨烯场效应晶体管,并基于拉曼光谱法研究了少层悬空石墨烯在不同电压下的热导率变化规律。实验结果显示：当偏置电压从0 V增加至1.5 V时,悬空石墨烯的最大温度变化范围为300～779 K,同时其热导率也发生了相应变化,介于2390～3000 W/（m·K）之间。本实验结果为研究悬空石墨烯纳米电子器件在实际应用场景中的热传导特性提供了实验数据参考。     

3-μm中红外偏振无关且CMOS兼容的石墨烯调制器

文章提出了一种3-μm中红外波段偏振无关且CMOS兼容的石墨烯调制器,器件主要包括两部分:模式转换结构及石墨烯调制器.该调制器不仅满足于CMOS兼容的要求,而且能够实现基膜的偏振无关调制.仿真结果表明该调制器在2.95μm到3.05μm的中红外波段能够实现高于20 dB的消光比,TE和TM模式的插入损耗都低于1.3 d...     

激光偏振检测技术研究

介绍了偏振检测的基本原理以及光的偏振态的表示法。选取了16种不同材料的物体作为目标,通过试验获取了目标反射光的偏振信息,比较了它们的偏振特性。分析结果表明,在入射角相同的情况下,用同一激光照射目标,根据其反射光偏振信息的差异,能够很好地从自然目标中区分出人工目标。     

基于氧化石墨烯的类噪声脉冲拉曼光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯可饱和吸收体的类噪声脉冲拉曼光纤激光器。该激光器采用了一种由掺铒光纤谐振腔和拉曼光纤谐振腔构成的全光纤双环形腔结构。拉曼增益介质为长约700m的商用硅基高非线性光纤。当半导体激光器的抽运功率为4.16W时,得到了中心波长为1690.2nm,重复频率为250kHz,脉冲宽度为500ns的稳定的脉冲激光,其信噪比为53dB。     

激光诱导碳纳米管制备石墨烯纳米带及其电学性能分析

通过将纳米管解压缩可以很容易地生产石墨烯纳米带,因为碳纳米管结构可以被认为是卷起的石墨烯筒。这是一种特殊的2D石墨结构,具有出色的性能。应用领域广泛,包括晶体管、光学和微波通信设备、生物传感器、化学传感器、电子存储和处理设备以及纳米机电系统和复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的形貌,通过拉曼光谱法表征石墨烯的性质,并通过半导体参数测量系统测量薄膜的电导率。拉曼光谱表明,通过优化工艺可以增强石墨烯的拉曼特性。碳纳米管制备石墨烯带的两个重要参数是激光能量密度和辐照时间。在这项研究中,通过准分子激光辐照碳纳米管薄膜来生产石墨烯纳米带。实验结果表明,在150 mJ的激光能量下,观察到连接时碳纳米管没有打开。在450 mJ的能量下,可以有效地破坏碳纳米管,并且使其部分地形成石墨烯带。此时,膜的电导率达到最大值。由于蓄热作用,在碳纳米管壁上出现大量的多孔结构。     

基于一步转移石墨烯超材料吸收器的抗生素类药物浓度表征

由于现有抗生素浓度检测方法中都需要加入其他试 剂,容易对实验造成干扰,影 响测定结果的可信度。因此,提出了一种基于一步转移石墨烯超材料吸收器对不同浓度 的抗生素进行表征。通过在超材料吸收器上转移一层单层化学气相沉积的石墨烯后,石墨烯 －超材料吸收器异质结构对于表面添加的物质非常敏感。实验结果表明,在太赫兹频段内, 利用石墨烯－超材料吸收器异质结构对不同浓度的抗生素进行检测会引起石墨烯－超材料 吸收器异质结构谐振峰不同程度的蓝移,通过谐振峰蓝移与浓度的关系可以实现不同类型, 不同浓度抗生素的表征。     

Raman scattering of polycrystalline 3C-SiC film deposited on AlN buffer layer by using CVD with HMDS

This paper presents the Raman scattering characteristics of poly (polycrystalline) 3C-SiC thin films deposited on AlN buffer layer by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) using hexamethyldisilane (MHDS) and carrier gases (Ar+H₂). The Raman spectra of SiC films deposited on AlN layer of before and after annealing were investigated according to the growth temperature of 3C-SiC. Two strong Raman peaks, which mean that poly 3C-SiC admixed with nanoparticle graphite, were measured in them. The biaxial stress of poly 3C-SiC/AlN was calculated as 896 MPa from the Raman shifts of 3C-SiC deposited at 1180 °C on AlN of after annealing.     

Surface-enhanced Raman spectroscopy chips based on two-dimensional materials beyond graphene

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) based on two-dimensional (2D) materials has attracted great attention over the past decade.Compared with metallic materials,which enhance Raman signals via the surface plasmon effect,2D materials integrated on silicon substrates are ideal for use in the fabrication of plasmon-free SERS chips,with the advantages of outstanding fluorescence quenching capability,excellent biomolecular compatibility,tunable Fermi levels,and potentially low-cost material preparation.Moreover,recent studies have shown that the limits of detection of 2D-material-based SERS may be comparable with those of metallic substrates,which has aroused significant research interest.In this review,we comprehensively summarize the advances in SERS chips based on 2D materials.As several excellent reviews of graphene-enhanced Raman spectroscopy have been published in the past decade,here,we focus only on 2D materials beyond graphene,i.e.,transition metal dichalcogenides,black phosphorus,hexagonal boron nitride,2D titanium carbide or nitride,and their heterostructures.We hope that this paper can serve as a useful reference for researchers specializing in 2D materials,spectroscopy,and diverse applications related to chemical and biological sensing.     

低压环境下在6H-SiC(000-1)衬底上外延生长石墨烯的Raman光谱分析

本文探索在低压（2mbar）真空环境下在6H-Si(000-1)衬底上外延生长石墨烯的形成机理。结果显示,生长温度极大的影响着SiC热分解过程中石墨烯的形成和质量,更高的生长温度可以降低衬底对石墨烯的影响,也有利于高质量石墨烯的生成。通过对Raman光谱数据进行分析,表明在1600℃时生成的石墨烯具有turbostratic 石墨结构。扫描电子显微镜显示石墨烯的尺寸约在10微米左右,这为制备大尺寸的外延石墨烯提供新的方法。     

Raman analysis of epitaxial graphene on 6H-SiC (000(1)) substrates under low pressure environment

This article investigates the formation mechanism of epitaxial graphene on 6H-SiC (000(1)) substrates under low pressure of 2 mbar environment.It is shown that the growth temperature dramatically affects the formation and quality of epitaxial graphene.The higher growing temperature is of great benefit to the quality of epitaxial graphene and also can reduce the impact of the substrate for graphene.By analyzing Raman data,we conclude that epitaxial graphene grown at 1600 ℃ has a turbostratic graphite structure.The test from scanning electron microscopy (SEM) indicates that the epitaxial graphene has a size of 10μm.This research will provide a feasible route for fabricating larger size ofepitaxial graphene on SiC substrate.     

Raman analysis of epitaxial graphene on 6H-SiC(000) substrates under low pressure environment

This article investigates the formation mechanism of epitaxial graphene on 6H-SiC(0001) substrates under low pressure of 2 mbar environment.It is shown that the growth temperature dramatically affects the formation and quality of epitaxial graphene.The higher growing temperature is of great benefit to the quality of epitaxial graphene and also can reduce the impact of the substrate for graphene.By analyzing Raman data,we conclude that epitaxial graphene grown at 1600℃has a turbostratic graphite structure.The test from scanning electron microscopy (SEM) indicates that the epitaxial graphene has a size of 10μm.This research will provide a feasible route for fabricating larger size of epitaxial graphene on SiC substrate.     

Investigation of multilayer domains in large-scale CVD monolayer graphene by optical imaging

CVD graphene is a promising candidate for optoelectronic applications due to its high quality and high yield. However, multi-layer domains could inevitably form at the nucleation centers during the growth. Here, we propose an optical imaging technique to precisely identify the multilayer domains and also the ratio of their coverage in large-scale CVD monolayer graphene. We have also shown that the stacking disorder in twisted bilayer graphene as well as the impurities on the graphene surface could be distinguished by optical imaging. Finally, we investigated the effects of bilayer domains on the optical and electrical properties of CVD graphene, and found that the carrier mobility of CVD graphene is seriously limited by scattering from bilayer domains. Our results could be useful for guiding future optoelectronic applications of large-scale CVD graphene.     

基于双向二级喇曼抽运的偏振控制研究

为了发展具有实用价值的受激喇曼全光偏振控制方法,根据光纤中受激喇曼散射矢量理论和光纤随机双折射效应设计了基于双向二级喇曼抽运的全光偏振控制方案,构建了偏振吸引理论模型,采用严格数值迭代算法对该偏振控制方案进行了仿真分析,并完成了偏振控制方案最佳工作性能的优化设计。结果表明,当信号光波长为1550nm、功率为0.1mW、一级抽运光和二级抽运光的功率分别为1W和4W、其偏振态都为（0,1,0）、光纤长度为3km时,信号光偏振度可达0.85以上,且信号光强度波动低于35%。该方案有效降低了作用光波功率、减弱了信号光输出强度噪声,并提高了信号光输出偏振度。     

基于拉曼晶体的多波长激光技术研究进展

利用受激拉曼散射效应,以拉曼晶体作为介质,可产生同轴输出的多波长激光信号,该种激光器具有结构紧凑、脉冲能量高和波长可调谐等特点,在全色激光成像与显示、光电对抗等领域有着重要的应用前景。本文介绍了受激拉曼散射基本原理和常用拉曼激光器结构,研究了国内外基于拉曼晶体的多波长激光技术的研究进展,总结了利用受激拉曼散射产生多波长激光存在的不足。针对目前受激拉曼散射高阶散射光较难生成,生成的多波长激光信号覆盖谱段较窄,输出功率较低,调谐方式单一等问题,提出了今后多波长激光技术发展方向。     

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1~3.62 μs范围变化。在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89 %。