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大功率半導體激光器外延與芯片制備
成果簡介本項目在國家973計劃、863計劃等研究成果基礎上，跟蹤國際趨勢，形成9**nm 大功率單發光條半導體激光器，輸出功率大于12W，壽命1萬小時。主要優勢：（1 ）填補國內空白。（2 ）易于光纖耦合。（3 ）多種波長可選。應用簡介所處研發階段：中試階段適合應用領域：直接光加工、
北京工業大學
2021-04-14
一種雙波長可調諧半導體激光器
本發明公開了一種雙波長可調諧半導體激光器，該激光器包括 有源區、相位區和光柵區；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成了有源區；從 下往上依次附著有第二緩沖層、波導層和第二覆蓋層，第二緩沖層、 波導層和第二覆蓋層構成了相位區；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成了相位 區；在第一覆蓋層的上表面設有第一電極，在第二覆蓋層的
華中科技大學
2021-04-14
面向5G前傳的高速半導體激光器
5G新基建是國家的重要發展戰略，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，也是當前5G建設的卡脖子問題之一。自主可控的5G光模塊DFB激光器芯片對解決光通信“空芯化”問題，推進“中國芯”國家重大戰略實施，保障我國通信基礎設施安全具有重要的經濟和社會效益。因DFB激光器的微分增益隨溫度上升迅速下降，常規的DFB激光器面臨嚴重的高溫高帶寬瓶頸。面對5G應用要求的-40~85℃的寬溫應用場景，常規DFB激光器芯片往往是超頻運行，嚴重影響可靠性。因此，研制全國產寬溫25Gb/s DFB激光器芯片，同時兼顧低成本高可靠需求對推進“中國芯”國家重大戰略實施具有重要意義。
本成果創新性地提出一種溝中溝脊波導DFB激光器結構，相比較常規DFB激光器，在脊兩側對稱的刻蝕兩個溝槽。此結構可抑制注入載流子的橫向擴散，提高對光場的束縛，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，實測寬溫25Gb/s眼圖及誤碼率均達到商用需求。同時，相比較常規芯片，其制作過程只需多加一步簡單的刻蝕，無需二次外延，成本低，做了2000小時的老化試驗，其功率變化小于0.5%，具有高可靠性。
圖1（a）常規DFB激光器芯片截面圖（b）新型溝中溝脊波導DFB激光器芯片截面圖（c）新型溝中溝脊波導DFB激光器芯片概圖（d）（e）（f）分別為常規芯片、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芯片響應曲線對比（d）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規芯片響應帶寬對比，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℃下常規芯片與溝中溝脊芯片2000小時老化實驗結果，功率變化小于0.5%
華中科技大學
2022-10-11
一種高功率光纖激光器包層光濾除裝置
本發明公開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保護層和外包層進行部分剝除，使內包層 裸露出來，將濾光材料涂在裸露內包層上，并且將上述濾光裝置固定 在散熱金屬材料及水冷板上。本發明對光纖結構破壞較小，濾光均勻， 避免了非均勻濾除時，某些濾除點溫度過高的現象，提高了系統的穩 定性。
華中科技大學
2021-04-14
50G 波特率 DFB 半導體激光器
項目背景：DFB 半導體激光器是光通信領域中最為重要 的器件之一，目前已經有工業級溫度（-40°C-85°C）25G 波特率 DFB 大規模量產。但是，從 2000 年至今，DFB 激光器 的 3dB 帶寬在全世界范圍內幾乎沒有明顯提高，傳統的基于 載流子和光子響應的 DFB 激光器在傳統的制造工藝下已經趨 近其速率的物理極限，需要用新的物理本質來實現更高速率 的器件，從而進一步提升 DFB 芯片的調制速率和整個光通信 應用的傳輸速率。本項目研發的 50G 波特率 DFB 半導體激光 器將達到國際領先水平，填補國內空白，打破國外壟斷本項 目的實施，應對美國對中國高端材料和芯片的禁售風險。該 產品可在光通信系統中應用廣泛，可以承擔接入網、數據中 心網絡、無線網絡、傳輸網絡等多個方面的主力傳輸工作。
所需技術需求簡要描述：本項目期望突破當前 DFB 調制 速率的瓶頸，在目前大規模量產的 25G 波特率 DFB 的基礎上， 將速度翻一番，到達 50G 波特率。（1） 兩個背靠背 DFB 激 光器產生的光子-光子諧振效應（PPR）研究。（2） 背靠背 DFB 激光器的高速陶瓷載體設計。（3） 50G 波特率 DFB 芯片 和高速陶瓷載體的測試
對技術提供方的要求:1．光電子器件設計領域國際知名 專家，熟悉 50G 波特率 DFB 激光器基本設計。2．完善的 DFB 器件基礎知識和模擬能力。3．國內 985 高校教授，技術方案成熟可靠穩定有創新思維，不涉及知識產權侵犯。
青島海信寬帶多媒體技術有限公司
2021-09-13
聲壓測量傳感器及多縱模光纖激光器聲壓測量系統
本發明公開了一種聲壓測量傳感器及多縱模光纖激光器聲壓測 量系統。聲壓測量傳感器包括金屬圓桶、薄膜和光纖；金屬圓桶的側 壁中部有開孔，內壁設有吸音棉；薄膜位于金屬圓桶的上端開口處， 形成密封結構；光纖兩端固定，呈緊繃狀態，中部粘貼在薄膜的表面。 多縱模光纖激光器聲壓測量系統包括 980nm 泵浦光源、多縱模激光諧 振腔、光纖隔離器、光電轉換模塊和頻譜分析儀；多縱模激光諧振腔 包括聲壓測量傳感器、波分復用器、摻鉺光纖、可
華中科技大學
2021-04-14
智能網聯車載激光雷達用小型化高性能半導體激光器
本項目利用一種新型結構獨特的兼具準直和選頻功能的混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學元件來實現一種小型集成化、窄線寬的半導體激光器。結合混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學元件外腔技術，使激光線寬小于50 kHz水平，實現微型化的厘米長度的窄線寬相干激光光源的批量制備。
北京大學
2021-02-01
關于在超強超快物理領域的研究
隨著激光技術的不斷發展，超快超強激光可以在飛秒的時間尺度（1飛秒=10-15 秒）內作用于電子使電子產生約0.1納米（1納米=10-9米）量級的空間位移。利用超短超強激光脈沖，人們將可以實現分子尺度下的電子位置的超快及超高精度的位置控制。然而現有的探測技術，卻無法實現對電子如此微小位移的精確測量。隧道掃描顯微鏡（STM）利用的電子量子隧穿信號能以0.1納米的橫向和0.01納米的縱向分辨率對靜止的原子進行成像，卻無法對運動中的電子進行成像。光電子顯微鏡（PEEM）成像系統雖然可以測量運動電子的位置，但是其最好的分辨率僅能達到約3納米，無法在0.1納米的尺度進行位移測量。日前，該團隊利用強場電離中的時間雙縫干涉圖樣，提出對電子在激光脈沖下的微小位移進行了測量的新方案，該方案的分辨率可達0.01納米。為了測量電子在超短脈沖作用下的位移，他們把導致電子位移的超短脈沖置于兩束較長反向旋轉的圓偏振光之間。兩束反旋向的圓偏振光先后分別電離電子，構成時間上的電子波包雙縫干涉，這在電子動量譜中產生渦旋結構。在沒有中間的超短脈沖時，該渦旋結構角向是均勻分布的。當中間加入了一束任意的被測超短脈沖，它將作用于前一圓偏光電離的電子使之產生微小位移，這個微小位移使得電子波包獲得一個額外相位，從而導致先后兩個電子波包的干涉結構在角方向產生了非均勻性。他們提出通過測量這個非均勻的角向分布，可以準確地提取出電子在超短脈沖作用下產生的亞納米量級的微小位移。他們的方案對激光的焦斑效應以及兩束圓偏振光的相位抖動具有很好的抗干擾能力。左圖：新方案示意圖；右圖：測量方案給出的理論預測結果。 理論提出并在實驗上實現了對橢圓偏振強激光橢偏率的原位測量新方案。他們利用兩束其它參數相同而旋向相反的橢偏光來電離惰性氣體氙（Xe）原子，強場電離得到的電子閾上電離譜和單電離離子總產率譜敏感地依賴于兩束光脈沖之間的延時。這些能譜和產率隨延時的周期性調制，能夠準確反映一個光學周期之中橢圓偏振光的電場強度的最小和最大值間的比值，因此可以用來準確提取每一束橢偏光的橢偏率。研究表明，這一橢偏率測量方案在很大的激光參數范圍內普遍適用，這一工作在準確表征超快強激光場的性質方面邁出了重要一步，將對強場物理研究中精細操控原子分子內的超快過程起到重要推動作用。
北京大學
2021-04-11
熱軋板帶鋼超密集快冷技術
項目背景：板帶鋼控制冷卻技術是現代軋鋼生產過程中節約能源、控制鋼材組織性能、降低生產成本提高產品競爭能力的重要環節。在中厚板和熱連軋帶鋼領域，隨著鋼材品種越來越多，規格范圍越來越大，對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，由于其固有的結構特點冷卻效率較低，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，對板帶材而言，熱軋板帶鋼產品質量的穩定性和進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，是一個關鍵性、瓶頸性的問題，對新一代的板帶鋼控制冷卻裝置的需求越來越迫切。關鍵工藝技術：板帶鋼控冷裝置的核心設備是板帶鋼上下表面的冷卻器，高冷速、高冷卻均勻性是關鍵性、核心性問題。北京科技大學基于對板帶鋼冷卻過程的換熱機理及內部組織演變機理的研究，通過實驗室研究與工程實踐成功開發出具有自主知識產權的超密集冷卻器，20mm 帶鋼冷速可達 50℃/S，冷卻能力可達到常規 U 型集 管的 2 倍以上、冷卻均勻性可控制在 10℃以內，可實現板帶鋼長寬厚三個方向上高速、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品。
北京科技大學
2021-04-13
鐵電量子隧道結亞納秒超快憶阻器的研究
中國科學技術大學李曉光團隊在前期研究基礎上，基于鐵電隧道結量子隧穿效應，實現了具有亞納秒信息寫入速度的超快原型存儲器，并可用于構建存算一體人工神經網絡，該成果在線發表《自然通訊》雜志上。研究人員制備了高質量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結，其中鐵電勢壘層厚為6個單胞（約2.4nm）。基于隧道結能帶的設計，以及其對阻變速度、開關比、操作電壓的調控，該原型存儲器信息寫入速度快至600ps（注：機械硬盤的速度約為1ms, 固態硬盤的約為1-10ms）、開關比達2個數量級，且其600ps的阻變速度在85℃時依然穩定（工業測試標準）；寫入電流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存儲器低約3個量級；一個存儲單元具有32個非易失阻態；寫入的信息預計可在室溫穩定保持約100年；可重復擦寫次數達108-109次，遠超商用閃存壽命（約105次）。即使在極端高溫（225℃）環境下仍能進行信息的寫入，可實現高溫緊急情況備用。
中國科學技術大學
2021-04-10