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成果簡(jiǎn)介本項(xiàng)目在國(guó)家973計(jì)劃、863計(jì)劃等研究成果基礎(chǔ)上，跟蹤國(guó)際趨勢(shì)，形成9**nm 大功率單發(fā)光條半導(dǎo)體激光器，輸出功率大于12W，壽命1萬(wàn)小時(shí)。主要優(yōu)勢(shì)：（1 ）填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。（2 ）易于光纖耦合。（3 ）多種波長(zhǎng)可選。應(yīng)用簡(jiǎn)介所處研發(fā)階段：中試階段適合應(yīng)用領(lǐng)域：直接光加工、

本發(fā)明公開(kāi)了一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，該激光器包括 有源區(qū)、相位區(qū)和光柵區(qū)；從下往上依次附著有第一緩沖層、有源層 和第一覆蓋層，第一緩沖層、有源層和第一覆蓋層構(gòu)成了有源區(qū)；從 下往上依次附著有第二緩沖層、波導(dǎo)層和第二覆蓋層，第二緩沖層、 波導(dǎo)層和第二覆蓋層構(gòu)成了相位區(qū)；從下往上依次附著有第三緩沖層、 光柵層和第三覆蓋層，第三緩沖層、光柵層和第三覆蓋層構(gòu)成了相位 區(qū)；在第一覆蓋層的上表面設(shè)有第一電極，在第二覆蓋層的

5G新基建是國(guó)家的重要發(fā)展戰(zhàn)略，寬溫高可靠的25Gb/s DFB(分布反饋)激光器芯片是5G光傳輸核心光芯片，也是當(dāng)前5G建設(shè)的卡脖子問(wèn)題之一。自主可控的5G光模塊DFB激光器芯片對(duì)解決光通信“空芯化”問(wèn)題，推進(jìn)“中國(guó)芯”國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施，保障我國(guó)通信基礎(chǔ)設(shè)施安全具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因DFB激光器的微分增益隨溫度上升迅速下降，常規(guī)的DFB激光器面臨嚴(yán)重的高溫高帶寬瓶頸。面對(duì)5G應(yīng)用要求的-40~85℃的寬溫應(yīng)用場(chǎng)景，常規(guī)DFB激光器芯片往往是超頻運(yùn)行，嚴(yán)重影響可靠性。因此，研制全國(guó)產(chǎn)寬溫25Gb/s DFB激光器芯片，同時(shí)兼顧低成本高可靠需求對(duì)推進(jìn)“中國(guó)芯”國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。 本成果創(chuàng)新性地提出一種溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器結(jié)構(gòu)，相比較常規(guī)DFB激光器，在脊兩側(cè)對(duì)稱的刻蝕兩個(gè)溝槽。此結(jié)構(gòu)可抑制注入載流子的橫向擴(kuò)散，提高對(duì)光場(chǎng)的束縛，提高芯片帶寬，滿足芯片高速工作需要。芯片的高溫輸出光功率大于10mW，單模抑制比大于40dB，實(shí)測(cè)寬溫25Gb/s眼圖及誤碼率均達(dá)到商用需求。同時(shí)，相比較常規(guī)芯片，其制作過(guò)程只需多加一步簡(jiǎn)單的刻蝕，無(wú)需二次外延，成本低，做了2000小時(shí)的老化試驗(yàn)，其功率變化小于0.5%，具有高可靠性。 圖1（a）常規(guī)DFB激光器芯片截面圖（b）新型溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器芯片截面圖（c）新型溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器芯片概圖（d）（e）（f）分別為常規(guī)芯片、溝脊距為2μm、溝脊距為6μm SEM圖 圖2（a）（b）（c）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規(guī)芯片響應(yīng)曲線對(duì)比（d）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規(guī)芯片響應(yīng)帶寬對(duì)比，帶寬可提高3GHz 25℃和3.7GHz 85℃下芯片25Gb/s眼圖（g）25℃、55℃和85℃下芯片背靠背傳輸及10km傳輸誤碼率曲線 圖3（a）（b）25℃和85℃下常規(guī)芯片與溝中溝脊芯片2000小時(shí)老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，功率變化小于0.5%

本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率光纖激光器包層光濾除裝置，該裝置 包括一段或多段雙包層光纖，其中此雙包層光纖沿激光輸出方向按剝 除面積由小到大而間隔地對(duì)保護(hù)層和外包層進(jìn)行部分剝除，使內(nèi)包層 裸露出來(lái)，將濾光材料涂在裸露內(nèi)包層上，并且將上述濾光裝置固定 在散熱金屬材料及水冷板上。本發(fā)明對(duì)光纖結(jié)構(gòu)破壞較小，濾光均勻， 避免了非均勻?yàn)V除時(shí)，某些濾除點(diǎn)溫度過(guò)高的現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的穩(wěn) 定性。

項(xiàng)目背景：DFB 半導(dǎo)體激光器是光通信領(lǐng)域中最為重要 的器件之一，目前已經(jīng)有工業(yè)級(jí)溫度（-40°C-85°C）25G 波特率 DFB 大規(guī)模量產(chǎn)。但是，從 2000 年至今，DFB 激光器 的 3dB 帶寬在全世界范圍內(nèi)幾乎沒(méi)有明顯提高，傳統(tǒng)的基于 載流子和光子響應(yīng)的 DFB 激光器在傳統(tǒng)的制造工藝下已經(jīng)趨 近其速率的物理極限，需要用新的物理本質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高速率 的器件，從而進(jìn)一步提升 DFB 芯片的調(diào)制速率和整個(gè)光通信 應(yīng)用的傳輸速率。本項(xiàng)目研發(fā)的 50G 波特率 DFB 半導(dǎo)體激光 器將達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，打破國(guó)外壟斷本項(xiàng) 目的實(shí)施，應(yīng)對(duì)美國(guó)對(duì)中國(guó)高端材料和芯片的禁售風(fēng)險(xiǎn)。該 產(chǎn)品可在光通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，可以承擔(dān)接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中 心網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)方面的主力傳輸工作。 所需技術(shù)需求簡(jiǎn)要描述：本項(xiàng)目期望突破當(dāng)前 DFB 調(diào)制 速率的瓶頸，在目前大規(guī)模量產(chǎn)的 25G 波特率 DFB 的基礎(chǔ)上， 將速度翻一番，到達(dá) 50G 波特率。（1） 兩個(gè)背靠背 DFB 激 光器產(chǎn)生的光子-光子諧振效應(yīng)（PPR）研究。（2） 背靠背 DFB 激光器的高速陶瓷載體設(shè)計(jì)。（3） 50G 波特率 DFB 芯片 和高速陶瓷載體的測(cè)試  對(duì)技術(shù)提供方的要求:1．光電子器件設(shè)計(jì)領(lǐng)域國(guó)際知名 專家，熟悉 50G 波特率 DFB 激光器基本設(shè)計(jì)。2．完善的 DFB 器件基礎(chǔ)知識(shí)和模擬能力。3．國(guó)內(nèi) 985 高校教授，技術(shù)方案成熟可靠穩(wěn)定有創(chuàng)新思維，不涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵犯。 

本發(fā)明公開(kāi)了一種聲壓測(cè)量傳感器及多縱模光纖激光器聲壓測(cè) 量系統(tǒng)。聲壓測(cè)量傳感器包括金屬圓桶、薄膜和光纖；金屬圓桶的側(cè) 壁中部有開(kāi)孔，內(nèi)壁設(shè)有吸音棉；薄膜位于金屬圓桶的上端開(kāi)口處， 形成密封結(jié)構(gòu)；光纖兩端固定，呈緊繃狀態(tài)，中部粘貼在薄膜的表面。 多縱模光纖激光器聲壓測(cè)量系統(tǒng)包括 980nm 泵浦光源、多縱模激光諧 振腔、光纖隔離器、光電轉(zhuǎn)換模塊和頻譜分析儀；多縱模激光諧振腔 包括聲壓測(cè)量傳感器、波分復(fù)用器、摻鉺光纖、可

本項(xiàng)目利用一種新型結(jié)構(gòu)獨(dú)特的兼具準(zhǔn)直和選頻功能的混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)一種小型集成化、窄線寬的半導(dǎo)體激光器。結(jié)合混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學(xué)元件外腔技術(shù)，使激光線寬小于50 kHz水平，實(shí)現(xiàn)微型化的厘米長(zhǎng)度的窄線寬相干激光光源的批量制備。

 隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，超快超強(qiáng)激光可以在飛秒的時(shí)間尺度（1飛秒=10-15 秒）內(nèi)作用于電子使電子產(chǎn)生約0.1納米（1納米=10-9米）量級(jí)的空間位移。利用超短超強(qiáng)激光脈沖，人們將可以實(shí)現(xiàn)分子尺度下的電子位置的超快及超高精度的位置控制。然而現(xiàn)有的探測(cè)技術(shù)，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電子如此微小位移的精確測(cè)量。隧道掃描顯微鏡（STM）利用的電子量子隧穿信號(hào)能以0.1納米的橫向和0.01納米的縱向分辨率對(duì)靜止的原子進(jìn)行成像，卻無(wú)法對(duì)運(yùn)動(dòng)中的電子進(jìn)行成像。光電子顯微鏡（PEEM）成像系統(tǒng)雖然可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)電子的位置，但是其最好的分辨率僅能達(dá)到約3納米，無(wú)法在0.1納米的尺度進(jìn)行位移測(cè)量。日前，該團(tuán)隊(duì)利用強(qiáng)場(chǎng)電離中的時(shí)間雙縫干涉圖樣，提出對(duì)電子在激光脈沖下的微小位移進(jìn)行了測(cè)量的新方案，該方案的分辨率可達(dá)0.01納米。為了測(cè)量電子在超短脈沖作用下的位移，他們把導(dǎo)致電子位移的超短脈沖置于兩束較長(zhǎng)反向旋轉(zhuǎn)的圓偏振光之間。兩束反旋向的圓偏振光先后分別電離電子，構(gòu)成時(shí)間上的電子波包雙縫干涉，這在電子動(dòng)量譜中產(chǎn)生渦旋結(jié)構(gòu)。在沒(méi)有中間的超短脈沖時(shí)，該渦旋結(jié)構(gòu)角向是均勻分布的。當(dāng)中間加入了一束任意的被測(cè)超短脈沖，它將作用于前一圓偏光電離的電子使之產(chǎn)生微小位移，這個(gè)微小位移使得電子波包獲得一個(gè)額外相位，從而導(dǎo)致先后兩個(gè)電子波包的干涉結(jié)構(gòu)在角方向產(chǎn)生了非均勻性。他們提出通過(guò)測(cè)量這個(gè)非均勻的角向分布，可以準(zhǔn)確地提取出電子在超短脈沖作用下產(chǎn)生的亞納米量級(jí)的微小位移。他們的方案對(duì)激光的焦斑效應(yīng)以及兩束圓偏振光的相位抖動(dòng)具有很好的抗干擾能力。左圖：新方案示意圖；右圖：測(cè)量方案給出的理論預(yù)測(cè)結(jié)果。 理論提出并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)橢圓偏振強(qiáng)激光橢偏率的原位測(cè)量新方案。他們利用兩束其它參數(shù)相同而旋向相反的橢偏光來(lái)電離惰性氣體氙（Xe）原子，強(qiáng)場(chǎng)電離得到的電子閾上電離譜和單電離離子總產(chǎn)率譜敏感地依賴于兩束光脈沖之間的延時(shí)。這些能譜和產(chǎn)率隨延時(shí)的周期性調(diào)制，能夠準(zhǔn)確反映一個(gè)光學(xué)周期之中橢圓偏振光的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小和最大值間的比值，因此可以用來(lái)準(zhǔn)確提取每一束橢偏光的橢偏率。研究表明，這一橢偏率測(cè)量方案在很大的激光參數(shù)范圍內(nèi)普遍適用，這一工作在準(zhǔn)確表征超快強(qiáng)激光場(chǎng)的性質(zhì)方面邁出了重要一步，將對(duì)強(qiáng)場(chǎng)物理研究中精細(xì)操控原子分子內(nèi)的超快過(guò)程起到重要推動(dòng)作用。

項(xiàng)目背景：板帶鋼控制冷卻技術(shù)是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)約能源、控制鋼材組織性能、降低生產(chǎn)成本提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的重要環(huán)節(jié)。在中厚板和熱連軋帶鋼領(lǐng)域，隨著鋼材品種越來(lái)越多，規(guī)格范圍越來(lái)越大，對(duì)于軋后控冷裝置的冷卻能力和冷卻均勻性功能提出了更高的需求，傳統(tǒng)的板帶鋼控冷裝置主要采用 U 型集管形式，由于其固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)冷卻效率較低，冷卻能力受限，冷卻精度差，鋼板和熱軋卷板冷卻板形控制手段欠缺，對(duì)板帶材而言，熱軋板帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和進(jìn)一步提升受到很大的限制。確保熱軋板帶鋼在高速冷卻條件下的平直度，是一個(gè)關(guān)鍵性、瓶頸性的問(wèn)題，對(duì)新一代的板帶鋼控制冷卻裝置的需求越來(lái)越迫切。關(guān)鍵工藝技術(shù)：板帶鋼控冷裝置的核心設(shè)備是板帶鋼上下表面的冷卻器，高冷速、高冷卻均勻性是關(guān)鍵性、核心性問(wèn)題。北京科技大學(xué)基于對(duì)板帶鋼冷卻過(guò)程的換熱機(jī)理及內(nèi)部組織演變機(jī)理的研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究與工程實(shí)踐成功開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超密集冷卻器，20mm 帶鋼冷速可達(dá) 50℃/S，冷卻能力可達(dá)到常規(guī) U 型集 管的 2 倍以上、冷卻均勻性可控制在 10℃以內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)板帶鋼長(zhǎng)寬厚三個(gè)方向上高速、高均勻化的冷卻，因而可以得到平直度與性能極佳的板帶鋼產(chǎn)品。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李曉光團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上，基于鐵電隧道結(jié)量子隧穿效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了具有亞納秒信息寫(xiě)入速度的超快原型存儲(chǔ)器，并可用于構(gòu)建存算一體人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該成果在線發(fā)表《自然通訊》雜志上。研究人員制備了高質(zhì)量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結(jié)，其中鐵電勢(shì)壘層厚為6個(gè)單胞（約2.4nm）。基于隧道結(jié)能帶的設(shè)計(jì)，以及其對(duì)阻變速度、開(kāi)關(guān)比、操作電壓的調(diào)控，該原型存儲(chǔ)器信息寫(xiě)入速度快至600ps（注：機(jī)械硬盤(pán)的速度約為1ms, 固態(tài)硬盤(pán)的約為1-10ms）、開(kāi)關(guān)比達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)，且其600ps的阻變速度在85℃時(shí)依然穩(wěn)定（工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)）；寫(xiě)入電流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存儲(chǔ)器低約3個(gè)量級(jí)；一個(gè)存儲(chǔ)單元具有32個(gè)非易失阻態(tài)；寫(xiě)入的信息預(yù)計(jì)可在室溫穩(wěn)定保持約100年；可重復(fù)擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)108-109次，遠(yuǎn)超商用閃存壽命（約105次）。即使在極端高溫（225℃）環(huán)境下仍能進(jìn)行信息的寫(xiě)入，可實(shí)現(xiàn)高溫緊急情況備用。