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还原激光器中的世界---记江苏省“双创人才”赵鹭明教授

激光诞生于上个世纪60年代。50年的发展使得对激光的研究早已成为一门学科,门类众多。激光在各方面都有实际用途,利用激光的高功率和准直性,可以作为定向能武器;利用脉冲激光的时序特性可以进行测距;利用超快激光的超高峰值功率,可以对材料进行冷加工。在光纤激光器中可以实现超快激光的输出,如何用数理方法描述超短脉冲在光纤激光器中的演变过程,将看不见的演变过程通过数值模拟展示出来并针对预期的性能指标对光纤激光器进行设计,这是激光研究追求的目标之一。

江苏省双创人才,赵鹭明教授所从事的就是这样的工作:了解光脉冲在激光器中的变化过程,设计光纤激光器,使之能够产生所需的超短超强脉冲。作为先进激光材料与器件海外引进团队的一员,赵鹭明教授博士毕业于新加坡南洋理工大学,先后在新加坡南洋理工大学、香港理工大学和美国康奈尔大学工作,博士毕业未满三年就被破格遴选为国际电气与电子工程师协会高级会员(IEEE Senior Member)。研究方向是锁模光纤激光器、超快光学和超短脉冲放大等。在SCI刊物共发表论文70余篇,拥有美国专利一项、新加坡专利一项,申请中国专利两项(已公开)。论文被超过140种国际知名学术刊物引用超过千次, H因子23。完成和承担6项研究项目。目前担任江苏省先进激光材料与器件重点实验室副主任一职。

加入江苏师范大学以来,先后获得国家自然科学基金面上项目和江苏省双创人才引进计划资助,作为核心成员入2013年度江苏省组织部江苏省科技创新团队”、江苏省教育厅江苏高校优秀科技创新团队。目前取得的主要业绩有:

1. 与同事一起,同心协力完成了江苏省优势学科“激光工程与技术学科的建设和结题工作,激光工程与技术学科作为江苏省122个优势学科建设项目中唯一以激光技术及其相关应用技术为主要研究方向的优势学科建设项目,承担着我省赋予本学科的培养激光技术人才、科技攻关以及汇聚国内、国际科技和产业优质资源、促进经济结构调整和孕育支撑新兴产业发展的战略性任务。协助学科在两年间引进了近20名优秀博士,迅速构建了一支有潜力、能吃苦、善战斗的年青团队。

2. 协助学院顺利获得江苏省优势学科“光学工程项目资助。以海外研究团队为核心,协助学校承建的江苏省先进激光材料与器件重点实验室获得立项,这是江苏师范大学承建的首个省科技厅重点实验室,也是全省唯一一家以激光技术和激光材料为主要研究方向的省级重点科研机构,作为实验室副主任协助实验室通过中期考核,正在稳步推进实验室相关建设,迎接年底验收。

3. 带领团队与美国康奈尔大学的研究人员合作,在长期开展矢量孤子激光器研究的基础上,首次在掺铥光纤激光器中观测到矢量孤子的生成。研究表明,矢量孤子的生成是与波长无关的,通过控制光纤激光器腔内双折射的强弱可以控制矢量孤子两个分量之间的波长偏移量。该项研究成果发表在《IEEE光子学技术快报》(IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 26, no. 8, 769-772, 2014)上。

4. 通过数值模拟的方法首次揭示了光纤激光器中初始条件对暗孤子脉冲形成的影响,研究结果表明,与暗孤子在光纤中无阈值形成的特性不同,在光纤激光器中暗孤子的生成是受初始条件约束的。不是所有的初始凹陷都可以演变为暗孤子,更为神奇的是初始输入的亮脉冲也有可能演化为暗孤子输出。该研究成果近日发表在《应用光学》(Applied Optics. 2015, 54(1),71-77)上。对暗孤子形成过程的数值模拟为暗孤子激光器的实验设计,以及为下一步实现稳定的参数可控的暗孤子输出提供了可靠的理论指导。

5. 在长期致力于超短脉冲光纤激光器动力学研究的基础上,提出并首次实现了在掺铒光纤激光器中产生工作在L波段的飞秒脉冲,且飞秒脉冲的中心波长最长可达1603.6 nm。研究使用的是最为常用的非线性偏振旋转锁模技术和名义中心波长为1550 nm的商用光纤器件。通过调节腔内的偏振控制器,可以实现对飞秒脉冲工作波长的调节,调节范围可达28.1 nm。该项研究成果近日发表在《IEEE光子学技术快报》(IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 26, no. 24, 2438-2441, 2014)。这一发现为实现L波段锁模光纤激光器奠定了基础,有望在此基础上实现可以覆盖整个L波段的飞秒脉冲光纤激光器。

赵鹭明教授及其团队未来三年的创新研究工作及目标主要在以下两个方面:

1.继续从事超快光学、光孤子动力学和皮秒脉冲放大等领域的研究,利用江苏师大团队在激光技术领域的技术能力和优势,协作攻克技术难关;与同事一起完善学科建设,依托江苏省先进激光材料与器件重点实验室,发展超快光学,推动苏北地区高新技术的发展、培养和储备光学技术人才、支持地方经济发展。

2.队伍建设方面:将立足于培养和引进青年人才,壮大一支学术梯队;围绕优势学科方向优选和引进人才,培养平均40岁以下、交叉学科背景的青年学术梯队。以协同创新中心为依托,与国内外相关研究团队建立良好的合作关系;使江苏师范大学成为国内重要的超快光学研究基地,并逐步建立起学术权威性;抢占国内超短脉冲光纤激光器和皮秒脉冲放大模块的技术制高点,实现重要科技成果转化


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