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基于光场调控的飞秒激光直写光波导研究进展(特邀)

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光子学报 2022年第1期51卷 109-123页

作者：张彬王磊贾曰辰陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室济南250100

飞秒激光直写是一种无掩模、高效、灵活的三维加工技术,可以对材料实现微纳米级加工,已经成为应用最广泛的材料精密加工技术之一。基于光波导的微纳光子器件(如分束器、频率转换器和电光调制器等),不但可以保持块体材料本身的优异特性,... 详细信息

飞秒激光直写是一种无掩模、高效、灵活的三维加工技术,可以对材料实现微纳米级加工,已经成为应用最广泛的材料精密加工技术之一。基于光波导的微纳光子器件(如分束器、频率转换器和电光调制器等),不但可以保持块体材料本身的优异特性,还能极大提高器件的性能和集成度,具有块体材料器件所不具备的特点和优势。因此,对集成光波导和光波导器件的研究,一直是集成光学和现代光通信领域的研究热点。利用光场调控技术,对传统的飞秒激光高斯光束进行整形,能够大幅度提升波导加工效率和质量。本文从光束整形出发,综述了整形飞秒激光直写光波导的最新研究进展,并对潜在的几个研究方向进行了展望。

关键词：光场调控飞秒激光直写透明材料光波导光学器件

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飞秒激光直写介电晶体光波导的研究进展

激光与光电子学进展 2016年第1期53卷 1-16页

作者：贾曰辰陈峰山东大学物理学院山东济南250100

介电晶体光波导结合了波导紧凑型的结构和介电晶体的诸多优异性质,在集成光子学中具有广泛的应用。飞秒激光直写是一种有效的三维微纳精细加工技术,可以在多种透明光学材料中实现基于波导结构的微小型光子学器件的制备。综述了利用飞秒... 详细信息

介电晶体光波导结合了波导紧凑型的结构和介电晶体的诸多优异性质,在集成光子学中具有广泛的应用。飞秒激光直写是一种有效的三维微纳精细加工技术,可以在多种透明光学材料中实现基于波导结构的微小型光子学器件的制备。综述了利用飞秒激光直写晶体/陶瓷材料光波导的制备、表征以及应用,并展望了飞秒激光写入晶体光波导研究的未来发展方向。

关键词：集成光学光波导飞秒激光直写介电晶体波导激光倍频

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介电晶体光波导的制备及其应用

科学通报 2021年第16期66卷 1968-1982页

作者：贾曰辰王士香谭杨王磊陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室济南250100

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以... 详细信息

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以有效调控晶体材料局部区域的折射率分布,形成低损耗的光波导结构.本文将介绍介电晶体光波导(包括单晶薄膜)的制备方法及相关的波导性能,综述介电晶体光波导在激光产生、非线性光学频率转换、信号调制以及量子信息中的应用,并对这一领域的未来研究进行展望.

关键词：介电晶体光波导飞秒激光微加工离子注入铌酸锂单晶薄膜

Compact solid-state waveguide lasers operating in the pulsed regime:a review[Invited]

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Chinese Optics Letters 2019年第1期17卷 77-99页

作者： Yuechen Jia Feng Chen Laboratory for Optical Systems Department of Microsystems Engineering-IMTEKUniversity of Freiburg School of Physics State Key Laboratory of Crystal MaterialsKey Laboratory of Particle Physics and Particle Irradiation(Ministry of Education)Shandong University

Over the last years, there has been tremendous progress with compact pulsed lasers based on various solid-state gain media, such as crystals and glasses doped with laser-active ions. With the integration of increasingly diverse saturable absorber materials, these small sources are capable of delivering stable pulses with durations as short as femtoseconds and repetition rates exceeding 10 GHz. These promising sources are known as solid-state waveguide lasers, which have become synonymous with miniaturization, integration, and *** article overviews the progress in the development of passively Q-switched and mode-locked solid-state waveguide lasers employing diverse saturable absorbers. The most commonly used laser configurations,state-of-the-art waveguide fabrication techniques, and experimental demonstrations of pulsed waveguide lasers are summarized and reviewed. Selected well-noted topics, which may shape the future directions in this field, are also presented.

关键词： Compact solid-state waveguide lasers operating pulsed regime

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飞秒激光直写铌酸锂晶体半包层光波导

人工晶体学报 2024年第3期53卷 458-464页

作者：段雨濛贾曰辰吕金蔓深圳技术大学工程物理学院超强激光应用技术研究中心深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室深圳518118 山东大学物理学院晶体材料研究院济南250100

本文采用飞秒激光微纳加工技术在铌酸锂(LiNbO_(3))晶体中成功制备了直径为30、40和50μm的半包层波导,并通过端面耦合技术对其导波性能进行测试,得出半包层波导在633、1550 nm波长下具有优良的传输性能,且仅支持TM偏振方向传输,具有单... 详细信息

本文采用飞秒激光微纳加工技术在铌酸锂(LiNbO_(3))晶体中成功制备了直径为30、40和50μm的半包层波导,并通过端面耦合技术对其导波性能进行测试,得出半包层波导在633、1550 nm波长下具有优良的传输性能,且仅支持TM偏振方向传输,具有单偏振性;通过计算波导的传输损耗,得出了30μm直径的波导在633及1550 nm波长下传输性能最佳。并且通过Rsoft软件理论计算,证明了实验结果的合理性。本研究结果为光波导设计和性能优化提供了重要的参考,具有一定的实验和理论价值。

关键词：飞秒激光微纳加工光波导铌酸锂晶体半包层波导 1550 nm波导单偏振态

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铌酸锂超构表面:制备及光子学应用

光电工程 2022年第10期49卷 35-50页

作者：崔雪晴谢冉冉刘洪亮贾曰辰陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室山东济南250100 南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息基础科学重点实验室天津300350

作为三维超构材料的衍生物,具有亚波长厚度的人工超构表面结构能够在紧凑的平台上灵活操纵光与物质的相互作用,有利于多功能、超紧凑光子器件的研发,对于微纳光子学和集成光子学具有重要意义。铁电晶体铌酸锂凭借其跨越可见光至中红外... 详细信息

作为三维超构材料的衍生物,具有亚波长厚度的人工超构表面结构能够在紧凑的平台上灵活操纵光与物质的相互作用,有利于多功能、超紧凑光子器件的研发,对于微纳光子学和集成光子学具有重要意义。铁电晶体铌酸锂凭借其跨越可见光至中红外波段的宽透明窗口以及较大的非线性光学、电光系数,被认为是最有前途的多功能集成光子平台之一。近年来,基于铌酸锂薄膜(lithium-niobate-on-insulator,LNOI)的集成光子学器件研究也得到了迅猛发展。本文总结了几种有潜力制备高质量铌酸锂超构表面的微纳加工技术,同时介绍了近年来铌酸锂超构表面结构的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词：超构表面铌酸锂微纳加工非线性光学

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飞秒激光直写Tm∶YAP波导脉冲激光器

光学学报 2023年第16期43卷 295-301页

作者：王士香陈志翔刘洪亮任莹莹孙晓莉贾曰辰陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室山东济南250100 南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息基础科学重点实验室天津300350 山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术中心山东省光学与光子器件重点实验室山东济南250358

利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9μm波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制,波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz,最短脉宽为62 ps。这也是已报道的从Tm∶YAP波导中获... 详细信息

利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9μm波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制,波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz,最短脉宽为62 ps。这也是已报道的从Tm∶YAP波导中获得的最短激光脉宽。通过调整泵浦光的偏振,可以获得1855.87/1892.54 nm的双波长激光输出。结果表明,具有金属特性的NbSe2薄膜在调制中红外超快脉冲激光器方面具有较大的应用价值。此外,双波长输出的紧凑型Tm∶YAP波导脉冲激光器在多功能集成光子学研究方面具有较好的应用前景。

关键词：激光器飞秒激光直写波导激光 Tm∶YAP NbSe_(2)

Surface lattice resonances in dielectric metasurfaces for enhanced light-matter interaction [Invited]

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Chinese Optics Letters 2021年第6期19卷 66-71页

作者： Yuechen Jia Yingying Ren Xingjuan Zhao Feng Chen School of Physics State Key Laboratory of Crystal MaterialsShandong UniversityJinan 250100China Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations&Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device School of Physics and ElectronicsShandong Normal UniversityJinan 250014China

Lithium niobate(LiNbO_(3)) is a versatile crystalline material for various photonic applications. With the recent advances in LiNbO_(3)-on-insulator(LNOI) thin film technology, LiNbO_(3) has been regarded as one of the most promising platforms for multifunctional integrated photonics. In this work, we present the field enhancement due to collective resonances in arrayed LiNbO_(3) nanoantennas. These resonances arise from the enhanced radiative coupling of localized Mie resonances in the individual nanoparticles and Rayleigh anomalies due to in-plane diffraction orders of the lattice. We describe the pronounced differences in field enhancement and field distributions for electric and magnetic dipoles, offering valuable information for the design and optimization of high-quality-factor optical metasurfaces based on LiNbO_(3).

关键词： integrated optics nanophotonics lithium niobate Mie theory

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飞秒激光直写Tm:YAP波导脉冲激光

光学学报 2023年

作者：王士香陈志翔刘洪亮任莹莹孙晓莉贾曰辰陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息基础科学重点实验室山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术中心山东省光学与光子器件重点实验室

本工作利用飞秒激光直写技术制备了Tm:YAP光波导并实现了1.9微米波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制，波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz，最短脉宽为62 ps。这也是迄今为止从Tm:... 详细信息

本工作利用飞秒激光直写技术制备了Tm:YAP光波导并实现了1.9微米波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制，波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz，最短脉宽为62 ps。这也是迄今为止从Tm:YAP波导中获得的最短激光脉冲报道。通过调整泵浦光的偏振，可以获得1855.87/1892.54 nm的双波长激光输出。这项工作的结果表明，具有金属特性的NbSe2薄膜在调制中红外超快脉冲激光器方面具有广阔的应用价值。此外，双波长输出的紧凑型Tm:YAP波导脉冲激光器在多功能集成光子学研究方面具有一定的应用前景。

关键词：飞秒激光直写波导激光 Tm:YAP Nb Se2