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2023
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来源：电子工程专辑在过去的十年中，大学和企业在集成光子学方面做出了重大的研究努力，并取得了切实的进展。目标是开发将系统和组件从“电子加光学”转变为两种技术的无缝融合更好的构建块，这两种技术有很多共同点，并表现出物理定律所定义的重大差异。几个例子显示了进展的范围。在一个用例研究中，著名的瑞士洛桑理工学院(EPFL)的研究人员通过将稀土离子引入集成光子电路，构建了一个小型波导放大器。自20世纪80年代以来，掺铒光纤放大器(EDFA)被用来为光纤中的光子提供功率增益(图1)，以提高光信号功率，这在长距离通信电缆和光纤激光器中至关重要；请记住，光功率是通过增加给定波长下的光子数量来提高的，而不是光子本身的“幅度”。幅度是一个固定量，为波长的函数。使用铒离子是因为它们可以放大1.55毫米波长范围内的光，而硅基光纤传输损耗在该范围内最低。在简单的掺铒光纤放大器示意图中，两个激光二极管(LD)为掺铒光纤提供泵浦功率。泵浦光通过二色光纤耦合器注入，而光隔离器降低了器件对反射光的灵敏度。有人尝试使用掺铒光波导代替独特的光纤，但功率输出太低，生产问题很难解决。现在，EPFL团队已经构建并测试了一个基于集成电路的铒放大器，该放大器提供145毫瓦的输出功率和超过30分贝的小信号增益，这与商用光纤放大器(基于光子集成电路的掺铒放大器)相当，如图2所示。图2所示为EPFL研究人员开发的一种小型波导放大器。设计...
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原创 史卓 光波常本篇文章来自丹麦NKT公司，在单根光纤中实现了175W的输出[1]。光纤激光器的平均功率受制于TMI(transverse mode instability)现象：当平均功率超过某个阈值时，热效应将导致高阶模式与基模产生耦合，严重影响激光的质量和稳定性。NKT公司通过对棒状光纤的结构进行改进，通过增大高阶模式的损耗的方式提升了TMI阈值。图1 实验装置[1]图1为实验装置示意图，由前端、主放大、压缩和测量四部分组成。前端部分的种子源产生中心波长为1029 nm、脉宽170 fs、重复频率40 MHz、带宽6.8 nm的脉冲，经展宽、选单和放大后，平均功率变为500 mW，脉宽为1.5 ns，重复频率为750 kHz。其中的第三级放大(Amp3)采用NKT生产的14/135双包层光纤。在主放大部分，第四级和第五级放大均采用芯径为85 μm的棒状光纤，其中第四级输出功率为25 W。第五级放大所用的掺镱光纤经过了特殊设计来抑制高阶模式，放大后脉冲的平均功率高达248 W，脉冲能量为333 μJ。压缩部分由四块光栅组成，压缩效率为80 %，最终可以得到平均功率175 W、脉冲宽度357 fs、脉冲能量233 μJ的脉冲，M2为1.2。图2 输出光束的功率及模场直径 [1]图2(a)展示了压缩前和压缩后的功率，以及第五级输出的模场直径与泵浦功率的关系。压...
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来源：x-mol人工光合作用，即通过半导体光催化剂将太阳能转化为增值化学品和燃料，如H2O2，是解决目前全球生态和能源问题一种有效途径。然而，大多数光催化剂都面临光响应能力不足以及需要使用牺牲试剂或助催化剂的问题。高温水热合成的间苯二酚-甲醛（RF）树脂具有优异的可见光吸收能力，并且结构中具有丰富的电子供体（D）和电子受体（A）。然而，RF树脂的电荷分离能力仍是限制其光催化活性的关键因素之一。为此，中国科学院大连化学物理研究所/内蒙古大学刘健研究员（点击查看介绍）团队与复旦大学/内蒙古大学武利民教授（点击查看介绍）团队合作，提出分子尺度设计RF树脂结构的策略，成功实现对材料结构中D/A比例的调控，增强材料电荷分离能力。具体而言，团队通过扩展的Stӧber法，将缺电子1,4-二羟基蒽醌（DHAQ）引入到RF的骨架中，有效的调节RF中的D/A比例，构筑了包含蒽醌分子的RF树脂光催化剂（图1）。通过飞秒瞬态吸收光谱（TAS）表明相比于N2气氛下，在有O2存在的空气中含有蒽醌的样品显示出更快的瞬态吸收动力学衰减，这表明调控D/A比例可以显著的促进RF中的电子转移，使电子更加快速的转移到O2上（图2）。以光催化生产H2O2反应为例，通过18O2的同位素标记实验以及原位漫反射红外傅里叶变换（DRIFT）谱图，原位X 射线光电子能谱（XPS）表征证明了包含蒽醌的RF树脂可以通过氧还原和水氧化两种...
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