浙大刘雪明：碳纳米管在超快激光中的应用
来源：石墨烯联盟
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