物理科學與技術學院趙建林團隊在全光纖二階非線性光學效應研究...

2020-11-27 西北工業大學新聞網

西工大新聞網5月8日電（記者 王翠萍 通訊員 楊德興 毛東）近日，我校物理科學與技術學院趙建林教授研究團隊在全光纖光波長轉換方面取得重要進展。提出了一種二維材料輔助的全光纖波長轉換方案，利用該方案製備的波長轉換器，僅需百微瓦量級光功率（遠小於一支普通雷射筆的輸出光功率）即可將近紅外光穩定地轉換為可見光。該技術在全光纖中實現光波長的高效轉換，兼容現有成熟的光纖通信和傳感系統，也為其他高性能全光纖非線性器件的實現開闢了新的途徑。

全光纖的波長轉換

利用全光纖的二階非線性效應不僅可以拓展光纖雷射器的工作波段，還有望實現全光纖的線性電光調製器、纏繞光子對等，可極大拓展業已成熟的光纖通信、傳感技術在信息處理與感知領域的應用範圍。然而，石英光纖的中心反演對稱性阻礙了其二階非線性效應的產生和利用。目前，基於二階非線性效應實現光波長轉換，需要對光纖進行特殊摻雜、極化等複雜工藝處理，以及高功率脈衝雷射泵浦等苛刻條件，因此如何降低光纖中波長轉換的實現條件，成為困擾科學家們的一個難題。

針對此問題，研究團隊創新性地提出一種層狀二維材料硒化鎵輔助的全光纖波長轉換器，利用微光纖導波模式的強烈倏逝波與硒化鎵的相互作用，利用百微瓦級連續光即可實現倍頻、和頻等非線性參量轉換過程，進而將近紅外光穩定地轉換為可見光。

相關研究成果以「High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe」為題，已在國際光學頂尖期刊《Light: Science & Applications》發表。論文第一作者為團隊姜碧強副教授，通訊作者為甘雪濤教授和趙建林教授，西北工業大學為唯一作者單位。論文連結：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1

《Light：Science and Applications》由Nature出版集團與中科院長春光機所合作出版，期刊入選「中國科技期刊卓越行動計劃」—領軍期刊目錄，影響因子在全球所有原創性光學期刊中排名第二。

成果一經發表就得到了學術界廣泛關注。美國科學促進會（AAAS，《Science》期刊主辦和出版者）科技新聞網站EurekAlert，SCIENCE Codex，《中國光學》、國家自然科學基金委等國內外科技媒體、網站都進行了報導或評論。

部分報導集錦：

EurekAlert：All-fiber optical wavelength converter

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-05/cioo-aow050520.php?from=singlemessage

SCIENCE Codex：All-fiber optical wavelength converter

https://www.sciencecodex.com/all-fiber-optical-wavelength-converter-646484

《中國光學》：全光纖的光波長轉換器

https://mp.weixin.qq.com/s/WpgX57nQAP3luf0Daix32w

國家自然科學基金委：我國學者在全光纖二階非線性光學效應研究方面取得進展

http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info77813.htm

近年來，我校光學工程學科研究團隊的姜碧強等青年教師，在國家自然科學基金項目、歐盟地平線2020框架計劃「瑪麗 居裡」學者項目及校「翱翔新星」計劃項目等支持下，圍繞光纖微結構器件及應用開展了大量前沿基礎研究工作，在高性能全光信號感知、調製與探測方面取得系列重要研究進展，該項工作是其近期的代表性研究成果之一。

（審稿：楊銘 洪振宇）

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