xx年度瞬态光学与光子技术国家重点实验室年度报告

xx年度瞬态光学与光子技术国家重点实验室年度报告内容摘要：

究具有重要的实际意义。  主要进展 开展了 基于 SOI 波导的皮秒放大脉冲频谱整形技术 、 基于级联硅波导的码型转换技术 、 基于级联硅波导和半导体放大器的光学 “trigger”技术 、 硅基 MZI 结构的逻辑与门技术 等关键技术研究。 其中基于混合硅波导和半导体放大气波导的光学装置 实现 了 双向波长转换 ， 应用非线性孔硅波导与 GaInP 波导的混合装置来实现超快亚皮秒脉冲输出。  发表文章 1 .JianWei Wu （吴建伟） , HyunShikLee, E1Hang Lee， Alloptical 40 Gb/s wavelength conversion using hybrid SOIbased MZI and SOAs configuration，Optics Communications, 284(16),400040062020(SCI) 2. JianWei Wu（吴建伟） , ShyhLin Tsao， Ultrahigh on/off ratio optical trigger based on SOISOA waveguide ， Journal of Russian Laser Research, 32(2), 172180 2020 (SCI) 3. JianWei Wu（吴建伟） ， Theoretical study ofalloptical RZ to NRZ format conversion based on cascaded nanoporous silicon waveguides， Infrared Physics amp。 Technology, 54(6), 465468 2020(SCI) Wu（吴 建伟） , Amarendra , XuPing Zhang， Spectrum reshaping of amplified pulse in silicon nanowaveguide， Optics Communications, 284(24), 56415644 2020(SCI) Wu（吴建伟） ， Ultrahigh speed alloptical AND logic gate using integrated siliconbased MZI device， Journal of Modern Optics, 57(6), 460465 2020 (SCI) 6. JianWei Wu（吴建伟） , HyunShik Lee, E1Hang Lee， Terahertz rate pulse train generation using nonlinear effects in nanoscale silicon waveguides， ICMT, 2020 International Conference (IEEE) 14 2020(EI) 开放基金 2. 多孔薄膜激光损伤超快过程研究  科学目标与重要意义 激光核聚变的提出和高功率激光系统的建立，对光学薄膜元部件性能提出了越来越苛刻的要求，除了更加良好的光学性能外，还要求光学薄膜具有超强的抗激光损伤能力。 光学薄膜的抗激光损伤能力，直接影响到整个光学系统的设计方案以及系统运行的性能。 制备高损伤阈值光学薄膜、研究光学薄膜的抗激光损伤机制，有利于加快激光薄膜产品性能提升的速度，促进激光向更高、更快、更强发展，具有非常重要的意义和实用价值。  主要进展 本项目从理论与实验两个方面着手研究多孔薄膜的激光损伤过程，分析 该类薄膜的激光损伤机制。 对多孔薄膜激光损伤过程进行了测试； 对多孔薄膜激光损伤过程进行了模拟； 分析了多孔薄膜激光损伤机制。 归纳起来，多孔薄膜的激光损伤过程为：激光辐照在薄膜中建立分布场，高强度肠作用下材料将发生电离，自由电子在激光场中改变运动方式，此即材料吸收激光能量过程。 电子能通过与晶格的散射作用而将能量传输给晶格，材料温度升高、建立温度场，引起热应力场分布。 在温度超过材料熔点或热应力超过材料强度时，不可逆破坏过程发生，高温温度喷发而出，喷发出的雾状微滴继续强烈吸收激光能量而形成等离子体冲击作用，进一步 扩大材料损伤斑尺寸。 具有高激光损伤阈值的多孔光学薄膜是一个相对比较新的研究课题，由于其微观结构的多孔特点，必然具有区别于传统致密结构光学薄膜的激光损伤机制，该研究对象是本项目的主要特色  发表文章 1．夏志林、许琪、赵立新， The Microstructure of Zinc Oxide Films Prepared by Hydrothermal Method， Advanced Materials Research, , pp: 12381241 2020 2．李展望、夏志林、薛 亦渝、郭培涛、赵立新， 制备工艺对多孔氧化铝膜结构的影响 ， 中国激光， ,光电技术专刊 ,pp:16 2020 3．夏志林、吴玉婷 Heat Conductivity of Particle Stacking Structured SiO2 Porous Film， SPIE The PacificRim Laser Damage Conference2020Shanghai In pressing 4．夏志林、吴玉婷 Surface scattering resonance absorption of free electron in， nano structured materials， Submitted to Chinese Optics Letters 5．夏志林、王虎、许琪 The stress relief mechanism in laser irradiating on porous films， Optics Communications, ,pp:70–76 2020 6．夏志林、李大为、赵元安、吴玉婷， Nanosecond laser etching subwavelength periodic stripes， Submitted to Optics Communications 开放基金 3. 随机电磁涡旋光束经大数值孔径的聚焦  科学目标与重要意义 对随机电磁涡旋光束经大数值孔径聚焦系统聚焦，通过控制随机电磁光束的位相、偏振度以及空间相干度，可获得所需的焦斑形状、大小以及偏振态分布。 并且，由于随机电磁光束具有抗散斑等优点，因此所获得的聚焦光斑还具有抗干扰等优点。 在大数值孔径聚焦条件下，可以获得波长量级甚至是亚波长量级的聚焦光斑，所获得的研究成果 在光镊、粒子囚禁以及超分辨率光学显微镜等方面有着很重要的应用。  主要进展 、部分偏振光束的大数值孔径聚焦特性。 应用矢量 Debye 衍射理论，我们可获得聚焦场的光强分布、相干度分布和偏振度分布。 ，研究了左旋和右旋圆偏振 LG 激光束经过大数值孔径透镜的聚焦特性。 研究表明，激光束经过大数值孔径透镜聚焦后，会得到一个亚波长量级的极小光斑，能够应用于显微技术、光刻和光数据存储。 菲涅耳衍射积分和相干偏振统一理论，研究了随机电磁光束经振幅调制透镜的聚焦特 性，通过对振幅调制半径、调制位置、透射率以及空间位置和相干长度参数的改变，可以获得不同形状的光强分布。 、飞秒椭圆偏振涡旋光束脉冲的大数值孔径聚焦特性。 根据 RichardsWolf 矢量衍射理论，详细研究了焦点附近的光场分布，飞秒脉冲的速度变化以及飞秒脉冲的总角动量。 可根据涡旋光束通过多孔片的干涉图形，可较全面的测量整数阶或分数阶涡旋光束的拓扑电荷数。 还可根据涡旋光束经三角环形光阑后的衍射图样的光斑特征确定入射涡旋光束拓扑电荷数的大小 与正负。  发表文章 1 陈宝算，蒲继雄，大数值孔径聚焦的特性研究， 激光与光电子学进展， 47，100501， 2020 2 陈宝算，蒲继雄， Olga Korotkova， Focusing of a femtosecond vortex light pulse through a high numerical aperture objective， Optics Express, 18(10),1082210827， 2020 3 华黎闽，陈宝算，陈子阳，蒲继雄， Tight focusing of femtosecond elliptically polarized vortex light pulses， , 20(1),014202，2020 4 华黎闽，陈宝算，陈子阳，蒲继雄， Tight focusing of partially coherent, partially polarized vortex beams， Journal of Optics,13,075702， 2020 5 李阳月，刘辉，陈子阳，蒲继雄，姚保利， Measuring the topological charge of integer and fraction vortices using multipoint plates， Optical Review,18(1),712， 2020 6 刘永欣，陶华，蒲继雄，吕百达， Detecting the topological charge of vortex beams using an annular triangle aperture ， Optics amp。 Laser Technology,43,12331236， 2020 7 陈光明，陶华，蒲继雄，分数阶无衍射光束的实验研究， 量子电子学 报， 28（ 5），522527， 2020 8 陶华，张国文，蒲继雄，随机电磁光束经振幅调制透镜的聚焦特性， 光学学报，31， s100411， 2020 开放基金 4. 径向偏振光纤激光器技术研究  科学目标与重要意义 径向偏振光纤激光器的研究已经成为国际研究的热点。 从光纤激光器获得的径向偏振光束的功率、偏振纯度、稳定性以及光束均匀性等均不能满足实用化的要求。 从技术角度看，如果能采取措施克服光束横截面光强分布的圆对称性不足，提高径向偏振纯度，必将在高功率径向偏振光纤激光器光源的研制方向上迈出最为重要的一步。 如能进一 步将光纤激光器的径向偏振控制技术和锁模技术结合起来，又可实现径向偏振激光器的飞（皮）秒短脉冲输出。 将锁模技术 应 用到径向偏振激光器中，涉及到的领域比较多，如深刻蚀亚波长光栅技术、径向偏振选择腔镜和新型锁模机制等相关技术难点的攻克。 也将触发对径向偏振脉冲的压缩、放大等全新领域的研究。  主要进展 1 本研究建立了光纤激光器三维空间速率方程，通过构造纤芯截面中的激活离子空间分布（即增益分布）来鉴别激光振荡模式，从而解决前期研究中遇到的输出激光的径向偏振纯度低、光束轴对称性差和功率低等关键问题，为初步实现该新型激光技术 的实用化打下理论基础和打开实验研究通道。 2 本研究把具有极高径向偏振选择性的光子晶体光栅用做径向偏振光纤激光器的腔镜，探讨提高激光输出性能的可能性。 3本研究探讨基于光子晶体光栅镜的径向偏振光纤激光器技术与调 Q和锁模等技术结合起来，从而形成出脉冲式径向偏振光源所做的一个有益铺垫。 更进一步来讲，这将促进对径向偏振光脉冲的放大以及压缩技术的研究，从而拓宽超短超强激光系统的应用领域。  发表文章 1. Kegui Xia, Kenichi Ueda, Jianlang Li, “Radially polarized, actively Qswitched and endpumped Nd:YAG laser,” Applied Physics B (revised) 2. Kegui Xia, Kenichi Ueda, Jianlang Li, “ radially polarized and bonded Nd:YAG crystal laser,” Laser Physics Letters, 8(5), 354357, (2020). 3. Kegui Xia, Jianlang Li. “Radially polarized and passively Qswitched Nd:YAG laser with posite structure of gain medium,” Chinese Optics Letters,9(10), 101402 (2020). 4. Di Lin, Kegui Xia, Ruxin Li, Xiaojun Li, Guoqiang Li, Kenichi Ueda, and Jianlang Li, “Radially polarized and passively Qswitched fiber laser,” Opt. Lett. 35(21), 35743576 (2020) 5. Di Lin, Kegui Xia, Jianlang Li, Ruxin Li, Kenichi Ueda, Guoqiang Li, and Xiaojun Li, “Efficient, highpower, and radially polarized fiber laser,” Opt. Lett. 35(13), 22902292 (2020) 6. 林迪，李建郎， 夏克贵， “ 端面抽运 Nd:YAG 键合晶体径向偏振激光器， ” 激光与光电子学进展， 47(7)， 071405 (2020). 二、研。