负责南开大学光纤接口与器件实验室。该实验室是在许京军教授的指导与支持下,依托弱光非线性光子学教育部重点实验室、南开大学物理科学学院、南开大学泰达应用物理研究院发展起来的独立方向。
该实验室研究方向目前主要集中在光纤微纳结构以及回音廊模微腔两个方向,致力于以光纤为接口的器件开发与应用,与国内多家研究机构存在着广泛的合作。累计在Applied Physics Letters, Optics Express, Optics Letters等光学知名期刊发表系列文章,培养的博士生业已进入国内双一流大学进行科研工作。
以下为目前研究工作的重点:
1全光纤声光移频器件
通过声光效应,人们可以为光附加MHz量级的光学移频。其广泛应用于声光偏转、光频精密控制、声光开关等领域。相较于商品化的建立在晶体声光效应的体声光移频器,全光纤声光移频器件具有更低的中心移频、更低的驱动功率、更优良的散射特性、更低的成本以及全光纤输出输出接口的优势。其应用包括但不限于如下典型:
a动态光干涉条纹
通过一对全光纤移频器,我们可以把10^14-10^15 Hz频率的光频差精密地控制到Hz甚至小于1 Hz,这种相干光会形成动态缓慢移动的干涉条纹光场,并且全程无断点。作为一个可预期的光场,可以用于CCD的成像校准,通过标定CCD子像素的量子效率实现超采样成像,在不改变CCD物理像素结构的基础上,通过标校的方法实现成像有效像素的量级提升。
b 全光纤声光移频器的外差应用
通过全光纤声光外差探测,我们实现了高灵敏度的振幅探测及复杂波形的解调。对于某一频率的振幅探测分辨率可达pm量级,此方向研究对于实现精密探测具有重要的意义。进一步完善其结构并将其应用于跨学科的现代科学研究是一个重要的研究内容。
2全光纤可调谐器件
声波在光纤中传输时,会产生周期性的微弯,从等效为一个长周期光纤光栅。由于声光器件的电驱动频率控制可以达到微赫兹,而全光纤调谐器件的响应速度由声波在光纤中的传输速度决定,通常小于1 ms的时间,这为全光纤精密高速调节提供了便利。
a 全光纤声光可调谐激光器
全光纤声光器件的可调谐优势为其在快速调整激光输出方面提供了极大的便利。利用动态的光栅,不但可以调整声光滤波器的中心频率,同时也可以借助不同的光纤结构,形成in-fiber的MZI干涉仪。MZI干涉仪的梳状滤波也是动态可调的,可以产生各种灵活可控的双波长/多波长激光输出。
b 矢量光速与涡旋光束
光纤中的模式天然是具有矢量或涡旋特性的。全光纤声光器件可以过模式转换在光纤中实现优质的矢量光与涡旋光束,实现特殊的光场输出。
3 光纤耦合回音廊模微腔及应用
a 回音廊模微腔的准临界耦合
回音廊模微腔通过调整耦合距离,可以实现滤波带宽的调节,但是代价是滤波效率会产生指数级的剧烈变化,从而使无法作为宽带可调滤波器使用。通过引入额外的与耦合距离相关的损耗参量,构建的准临界耦合状态可以实现效率基本保持稳定,从而为量产化统一规格的微波光子学滤波器打下了良好的基础。
b 窄线宽可调激光器
高Q值回音廊模微腔的窄带滤波器可以作为选模滤波器实现kHz量级线宽的窄带激光,通过组合滤波器,可以有效地控制单波长以及多波长窄线宽激光的产生,为光纤传感提供廉价的种子光源。
4全光纤声光器件的封装及实用化
实验室在进行上述的研究过程中,积极地开发器件的封装技术,并形成系列专利保护,为研究进一步实用化打下良好的基础。