【文章內(nèi)容簡介】 究具有重要的實際意義。 ? 主要進展 開展了 基于 SOI 波導的皮秒放大脈沖頻譜整形技術 、 基于級聯(lián)硅波導的碼型轉(zhuǎn)換技術 、 基于級聯(lián)硅波導和半導體放大器的光學 “trigger”技術 、 硅基 MZI 結構的邏輯與門技術 等關鍵技術研究 。 其中基于混合硅波導和半導體放大氣波導的光學裝置 實現(xiàn) 了 雙向波長轉(zhuǎn)換 ， 應用非線性孔硅波導與 GaInP 波導的混合裝置來實現(xiàn)超快亞皮秒脈沖輸出 。 ? 發(fā)表文章 1 .JianWei Wu （吳建偉） , 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（吳建偉） , 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（吳建偉） ， Theoretical study ofalloptical RZ to NRZ format conversion based on cascaded nanoporous silicon waveguides， Infrared Physics amp。 Technology, 54(6), 465468 2020(SCI) Wu（吳 建偉） , Amarendra , XuPing Zhang， Spectrum reshaping of amplified pulse in silicon nanowaveguide， Optics Communications, 284(24), 56415644 2020(SCI) Wu（吳建偉） ， Ultrahigh speed alloptical AND logic gate using integrated siliconbased MZI device， Journal of Modern Optics, 57(6), 460465 2020 (SCI) 6. JianWei Wu（吳建偉） , HyunShik Lee, E1Hang Lee， Terahertz rate pulse train generation using nonlinear effects in nanoscale silicon waveguides， ICMT, 2020 International Conference (IEEE) 14 2020(EI) 開放基金 2. 多孔薄膜激光損傷超快過程研究 ? 科學目標與重要意義 激光核聚變的提出和高功率激光系統(tǒng)的建立，對光學薄膜元部件性能提出了越來越苛刻的要求，除了更加良好的光學性能外，還要求光學薄膜具有超強的抗激光損傷能力。光學薄膜的抗激光損傷能力，直接影響到整個光學系統(tǒng)的設計方案以及系統(tǒng)運行的性能。制備高損傷閾值光學薄膜、研究光學薄膜的抗激光損傷機制，有利于加快激光薄膜產(chǎn)品性能提升的速度，促進激光向更高、更快、更強發(fā)展，具有非常重要的意義和實用價值。 ? 主要進展 本項目從理論與實驗兩個方面著手研究多孔薄膜的激光損傷過程，分析 該類薄膜的激光損傷機制。對多孔薄膜激光損傷過程進行了測試； 對多孔薄膜激光損傷過程進行了模擬； 分析了多孔薄膜激光損傷機制。歸納起來，多孔薄膜的激光損傷過程為：激光輻照在薄膜中建立分布場，高強度腸作用下材料將發(fā)生電離，自由電子在激光場中改變運動方式，此即材料吸收激光能量過程。電子能通過與晶格的散射作用而將能量傳輸給晶格，材料溫度升高、建立溫度場，引起熱應力場分布。在溫度超過材料熔點或熱應力超過材料強度時，不可逆破壞過程發(fā)生，高溫溫度噴發(fā)而出，噴發(fā)出的霧狀微滴繼續(xù)強烈吸收激光能量而形成等離子體沖擊作用，進一步 擴大材料損傷斑尺寸。具有高激光損傷閾值的多孔光學薄膜是一個相對比較新的研究課題，由于其微觀結構的多孔特點，必然具有區(qū)別于傳統(tǒng)致密結構光學薄膜的激光損傷機制，該研究對象是本項目的主要特色 ? 發(fā)表文章 1．夏志林、許琪、趙立新， 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、郭培濤、趙立新， 制備工藝對多孔氧化鋁膜結構的影響 ， 中國激光， ,光電技術專刊 ,pp:16 2020 3．夏志林、吳玉婷 Heat Conductivity of Particle Stacking Structured SiO2 Porous Film， SPIE The PacificRim Laser Damage Conference2020Shanghai In pressing 4．夏志林、吳玉婷 Surface scattering resonance absorption of free electron in， nano structured materials， Submitted to Chinese Optics Letters 5．夏志林、王虎、許琪 The stress relief mechanism in laser irradiating on porous films， Optics Communications, ,pp:70–76 2020 6．夏志林、李大為、趙元安、吳玉婷， Nanosecond laser etching subwavelength periodic stripes， Submitted to Optics Communications 開放基金 3. 隨機電磁渦旋光束經(jīng)大數(shù)值孔徑的聚焦 ? 科學目標與重要意義 對隨機電磁渦旋光束經(jīng)大數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)聚焦，通過控制隨機電磁光束的位相、偏振度以及空間相干度，可獲得所需的焦斑形狀、大小以及偏振態(tài)分布。并且，由于隨機電磁光束具有抗散斑等優(yōu)點，因此所獲得的聚焦光斑還具有抗干擾等優(yōu)點。在大數(shù)值孔徑聚焦條件下，可以獲得波長量級甚至是亞波長量級的聚焦光斑，所獲得的研究成果 在光鑷、粒子囚禁以及超分辨率光學顯微鏡等方面有著很重要的應用。 ? 主要進展 、部分偏振光束的大數(shù)值孔徑聚焦特性。應用矢量 Debye 衍射理論，我們可獲得聚焦場的光強分布、相干度分布和偏振度分布。 ，研究了左旋和右旋圓偏振 LG 激光束經(jīng)過大數(shù)值孔徑透鏡的聚焦特性。研究表明，激光束經(jīng)過大數(shù)值孔徑透鏡聚焦后，會得到一個亞波長量級的極小光斑，能夠應用于顯微技術、光刻和光數(shù)據(jù)存儲。 菲涅耳衍射積分和相干偏振統(tǒng)一理論，研究了隨機電磁光束經(jīng)振幅調(diào)制透鏡的聚焦特 性，通過對振幅調(diào)制半徑、調(diào)制位置、透射率以及空間位置和相干長度參數(shù)的改變，可以獲得不同形狀的光強分布。 、飛秒橢圓偏振渦旋光束脈沖的大數(shù)值孔徑聚焦特性。根據(jù) RichardsWolf 矢量衍射理論，詳細研究了焦點附近的光場分布，飛秒脈沖的速度變化以及飛秒脈沖的總角動量。 ?？筛鶕?jù)渦旋光束通過多孔片的干涉圖形，可較全面的測量整數(shù)階或分數(shù)階渦旋光束的拓撲電荷數(shù)。還可根據(jù)渦旋光束經(jīng)三角環(huán)形光闌后的衍射圖樣的光斑特征確定入射渦旋光束拓撲電荷數(shù)的大小 與正負。 ? 發(fā)表文章 1 陳寶算，蒲繼雄，大數(shù)值孔徑聚焦的特性研究， 激光與光電子學進展， 47，100501， 2020 2 陳寶算，蒲繼雄， Olga Korotkova， Focusing of a femtosecond vortex light pulse through a high numerical aperture objective， Optics Express, 18(10),1082210827， 2020 3 華黎閩，陳寶算，陳子陽，蒲繼雄， Tight focusing of femtosecond elliptically polarized vortex light pulses， , 20(1),014202，2020 4 華黎閩，陳寶算，陳子陽，蒲繼雄， Tight focusing of partially coherent, partially polarized vortex beams， Journal of Optics,13,075702， 2020 5 李陽月，劉輝，陳子陽，蒲繼雄，姚保利， Measuring the topological charge of integer and fraction vortices using multipoint plates， Optical Review,18(1),712， 2020 6 劉永欣，陶華，蒲繼雄，呂百達， Detecting the topological charge of vortex beams using an annular triangle aperture ， Optics amp。 Laser Technology,43,12331236， 2020 7 陳光明，陶華，蒲繼雄，分數(shù)階無衍射光束的實驗研究， 量子電子學 報， 28（ 5），522527， 2020 8 陶華，張國文，蒲繼雄，隨機電磁光束經(jīng)振幅調(diào)制透鏡的聚焦特性， 光學學報，31， s100411， 2020 開放基金 4. 徑向偏振光纖激光器技術研究 ? 科學目標與重要意義 徑向偏振光纖激光器的研究已經(jīng)成為國際研究的熱點。從光纖激光器獲得的徑向偏振光束的功率、偏振純度、穩(wěn)定性以及光束均勻性等均不能滿足實用化的要求。從技術角度看，如果能采取措施克服光束橫截面光強分布的圓對稱性不足，提高徑向偏振純度，必將在高功率徑向偏振光纖激光器光源的研制方向上邁出最為重要的一步。如能進一 步將光纖激光器的徑向偏振控制技術和鎖模技術結合起來，又可實現(xiàn)徑向偏振激光器的飛（皮）秒短脈沖輸出。將鎖模技術 應 用到徑向偏振激光器中，涉及到的領域比較多，如深刻蝕亞波長光柵技術、徑向偏振選擇腔鏡和新型鎖模機制等相關技術難點的攻克。也將觸發(fā)對徑向偏振脈沖的壓縮、放大等全新領域的研究。 ? 主要進展 1 本研究建立了光纖激光器三維空間速率方程，通過構造纖芯截面中的激活離子空間分布（即增益分布）來鑒別激光振蕩模式，從而解決前期研究中遇到的輸出激光的徑向偏振純度低、光束軸對稱性差和功率低等關鍵問題，為初步實現(xiàn)該新型激光技術 的實用化打下理論基礎和打開實驗研究通道。 2 本研究把具有極高徑向偏振選擇性的光子晶體光柵用做徑向偏振光纖激光器的腔鏡，探討提高激光輸出性能的可能性。 3本研究探討基于光子晶體光柵鏡的徑向偏振光纖激光器技術與調(diào) Q和鎖模等技術結合起來，從而形成出脈沖式徑向偏振光源所做的一個有益鋪墊。更進一步來講，這將促進對徑向偏振光脈沖的放大以及壓縮技術的研究，從而拓寬超短超強激光系統(tǒng)的應用領域。 ? 發(fā)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， 夏克貴， “ 端面抽運 Nd:YAG 鍵合晶體徑向偏振激光器， ” 激光與光電子學進展， 47(7)， 071405 (2020). 二、研