Author Affiliations
Abstract
1 Tsinghua University, State Key Laboratory of Precision Measurement and Instruments, Department of Precision Instrument, Beijing, China
2 National Institute of Metrology, Beijing, China
Kerr frequency combs have been attracting significant interest due to their rich physics and broad applications in metrology, microwave photonics, and telecommunications. In this review, we first introduce the fundamental physics, master equations, simulation methods, and dynamic process of Kerr frequency combs. We then analyze the most promising material platform for realizing Kerr frequency combs—silicon nitride on insulator (SNOI) in comparison with other material platforms. Moreover, we discuss the fabrication methods, process optimization as well as tuning and measurement schemes of SNOI-based Kerr frequency combs. Furthermore, we highlight several emerging applications of Kerr frequency combs in metrology, including spectroscopy, ranging, and timing. Finally, we summarize this review and envision the future development of chip-scale Kerr frequency combs from the viewpoint of theory, material platforms, and tuning methods.
Kerr frequency comb silicon nitride Lgiato–Lefever equation damascene process precision measurements Advanced Photonics
2022, 4(6): 064001
红外与激光工程
2022, 51(1): 20220005
1 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
石墨烯由于独特的物理化学性质成为电子器件研发的热点材料。近年来,在石墨烯材料的器件化发展过程中,激光加工技术起到了重要的推动作用。本文综述了激光加工石墨烯在传感器与执行器方面的研究进展,介绍了三种常见的激光加工制备石墨烯材料的方法,包括激光还原石墨烯氧化物、激光诱导石墨烯生成和激光剪裁石墨烯,同时详细阐述了激光加工石墨烯材料在传感器和执行器方面的研究进展,最后对激光加工石墨烯材料在未来的发展与应用进行了总结与展望。
激光技术 石墨烯 石墨烯氧化物 传感器 执行器 中国激光
2021, 48(15): 1502003
清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
热载流子能量耗散是太阳能电池效率损耗的主要来源之一。近年来,钙钛矿中的热载流子效应获得了研究人员的广泛关注。相比于传统半导体材料,钙钛矿具有较慢的热载流子冷却过程,有望利用这些热载流子,提高太阳能电池的能量转换效率,克服单结太阳能电池的Shockley-Queisser极限。本文主要阐述了近几年人们利用超快光谱技术在钙钛矿中观测到的热载流子弛豫现象,总结了其热载流子的动力学特性;对钙钛矿中各种体系中热载流子冷却的机理进行了梳理,并讨论了钙钛矿中热载流子的传输特性和抽取方法;最后对钙钛矿中的热载流子弛豫过程的调控和其热载流子太阳能电池中的应用发展进行了展望。
超快光学 超快光谱 热载流子 太阳能电池 钙钛矿
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
以激光加工工艺为基础,仿照荷叶超疏水表面对聚偏氟乙烯薄膜进行加工,实现了具有微结构、低表面能的超疏水聚偏氟乙烯表面,该方法简便且不涉及化学试剂。实验结果表明,激光处理后的聚偏氟乙烯薄膜表面具有类似荷叶表面的微乳突结构,碳元素与氟元素的含量(原子数分数)比由1.2提高至11.5。聚偏氟乙烯薄膜的水滴接触角约为82°,激光处理过的聚偏氟乙烯薄膜的水滴接触角约为150°,这表明经激光处理后的聚偏氟乙烯材料具有超疏水特点。
激光技术 聚偏氟乙烯 超疏水 仿生表面 微纳结构
1 光电转换材料北京市重点实验室, 原子分子簇科学教育部重点实验室, 北京理工大学化学与化工学院, 北京 100081
2 教育部先进材料加工技术重点实验室, 清华大学材料学院, 北京 100084
3 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
4 教育部先进材料加工技术重点实验室, 清华大学精密仪器系, 北京 100084
5 教育部先进材料加工技术重点实验室, 摩擦学国家重点实验室, 清华大学机械工程系&化学系, 北京 100084;
物联网和可穿戴器件的快速发展对传感器的制备和性能提出了更高的要求。由于加工速度快、精度高、可控性强、易集成、与材料兼容性高等优点,激光微纳制造已逐渐成为一种流行的材料制备和器件加工技术。通过激光诱导加热、反应和分离这三种激光加工方式实现了对不同材料的激光处理,这为传感器的制备奠定了基础。近年来,研究人员利用激光微纳加工技术制备了应用于紫外线、气体、湿度、温度、应变/应力、生物、环境等信号监测的不同传感器。总结和归纳了目前存在的问题,展望了激光微纳制造在传感领域中的发展方向。希望文中对激光微纳制造应用于传感领域的介绍和总结能够为未来的研究和发展提供思路和参考。
激光技术 激光-材料相互作用 微纳制造 功能性 传感器
1 集成光电子学国家重点实验室, 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 清华大学精密仪器系, 北京 100084
激光诱导的相变是超短脉冲激光对材料进行加工改性的关键物理过程。由热效应驱动的光致相变通常都源于材料无序化,例如熔化或蒸发。在此情况下,光对材料原子尺度的控制力面临困难,加工改性的精度受限。而短脉冲的非热效应可以实现更高精度的相变控制,但是由于光与物质的相互作用过程复杂,相关机理仍在探索之中。介绍了近年来超短脉冲激光诱导非热相变的实验观测结果以及相应的机理研究进展,重点对比介绍了几种可以描述原子尺度机制的理论方法和超快激光在相变材料中诱导非热相变的动力学机理。最后讨论了理论机理对激光控制相变的参考意义。
超快光学 光与物质相互作用 非热相变 物理机制 第一性原理计算