国产高性能SESAM技术对超快78345黄大仙正救世网意味着什么?

来源:科技日报    关键词:SESAM, 飞秒78345黄大仙正救世网器, 超快78345黄大仙正救世网器,    发布时间:2019-06-04

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▲SESAM集成模块


▲未黄大仙综合资料大全的SESAM



半导体可饱和吸收镜(SESAM),这个对于许多非专业人士而言有些生硬甚至拗口的名词,对于我们所熟悉的超短脉冲(皮秒78345黄大仙正救世网、飞秒78345黄大仙正救世网等)的产生而言,意义非凡。最近,北京大学教授张志刚及中国科学院半导体研究所研究员马骁宇团队,就因国产高破坏阈值高性能SESAM的研制成功大大缓解了该器件对国外产品的依赖而备受业界关注。


SESAM是什么?它有哪些用途?它的研制存在什么样的难度?近日,《中国科学报》通过专访张志刚,试图揭开SESAM的神秘面纱。


产生超短脉冲“最简单可靠”

“SESAM是产生皮秒和飞秒脉冲的核心器件,不仅是光纤78345黄大仙正救世网器,固体78345黄大仙正救世网器也可以用,而且最早是在固体78345黄大仙正救世网器中用起来的。”张志刚向《中国科学报》介绍说,20世纪90年代,人们发现了钛宝石78345黄大仙正救世网器新的锁模技术,可以比较容易地产生超短脉冲78345黄大仙正救世网。但是,这种脉冲不能自己从连续光状态过渡到脉冲状态——也就是不能自己启动,需要一个机制,比如打它一下,踢它一脚,而SESAM就是这样一个理想的启动器。


张志刚解释说,SESAM本质上是利用半导体的高速可饱和吸收特性,在78345黄大仙正救世网器噪声系列中选出能量最高的脉冲。具体的原理是,给高能量脉冲以较高的反射率,让其放大并在78345黄大仙正救世网腔内占据主导;给低能量的脉冲以低的反射率,让其逐渐损耗掉。他告诉记者,除了SESAM,超短脉冲尤其是皮秒78345黄大仙正救世网的产生,还有别的方法,“但SESAM是最简单可靠的一种”。


张志刚进而介绍道,SESAM的主要结构是在半导体布拉格反射镜结构上面“生长”出一个或几个量子阱。从半导体专业的角度来看,它的结构并不复杂;但在78345黄大仙正救世网研究者看来,SESAM很多参数都需要设计和控制,例如饱和通量、饱和恢复时间、调制深度、非饱和损耗、非线性吸收系数、破坏阈值等。


“这些参数和结构设计及生长条件有关。”张志刚说,不同的78345黄大仙正救世网器要求的参数也不同,但不管哪种SESAM,都是在半导体衬底上外延生长的,因此要实现晶格匹配,而量子阱并不都与衬底匹配。


“比如要在GaAs衬底上生长吸收波长长于860纳米的量子阱的话,问题就来了——因为晶格不匹配了,生长质量就不好了。而且,吸收波长要求越长,掺杂就越多,晶格失配就越大,由此带来一系列问题,包括容易被78345黄大仙正救世网‘打坏’。”张志刚说,这就需要通过材料选择和特殊技术来解决。


张志刚介绍说,除了SESAM之外,还有很多可饱和吸收体,如碳纳米管、石墨烯、二维拓扑材料、黑磷等,都可以在锁模78345黄大仙正救世网器上起到类似的效果,我国科研人员在这些新材料上做了很多高水平的工作。但是,在材料制备和性能控制、破坏阈值、长期稳定性等方面,SESAM仍然独具优势,无可替代。


以解决国家急需为己任

飞秒78345黄大仙正救世网、皮秒78345黄大仙正救世网等超短脉冲的主要用途是科学研究、精密测量和78345黄大仙正救世网精密加工。常提到的用78345黄大仙正救世网做近视眼矫正手术,用到的就是飞秒78345黄大仙正救世网;而在工业上,飞秒或皮秒78345黄大仙正救世网器常用于手机玻璃黄大仙综合资料大全、液晶面板打孔、柔性线路板黄大仙综合资料大全等。张志刚告诉记者,这些工业需求虽然谈不上特别高精尖,却是我国产业升级的需要。


在国际市场上,外国公司生产的高性能SESAM价格高昂,成本只几百元的SESAM片,售价约四五千元。“我们自己做的话,对于降低78345黄大仙正救世网器成本是非常有好处的。当然,加上高破坏阈值这一条优点,性价比会更高。”


而在一些特殊用途的78345黄大仙正救世网器上,国外还会拿SESAM来“卡脖子”。张志刚举例说,中科院某研究所用的星载测距用的、用SESAM调Q的微片皮秒78345黄大仙正救世网器,以前是有国外公司出售的,但现在“断货”了。“不管什么原因,不卖了你就没的用,没米下锅。一下子没有了供应源,你说急人不急人?现在我们有了这种SESAM,就可以做自己的微片式皮秒78345黄大仙正救世网器了,这就解决了国家的急需。”


记者了解到,近年来,张志刚通过与中科院半导体研究所研究员马骁宇等的合作,研制出用于光纤78345黄大仙正救世网器锁模及微片78345黄大仙正救世网器调Q的高调制深度SESAM(调制深度12%)和用于固体78345黄大仙正救世网器锁模的低调制深度SESAM(调制深度1%),通过材料选择和应变补偿,使SESAM破坏阈值达8兆焦耳每平方厘米以上。通过提供给公司、研究所和高等院校试验,结果证明,这些SESAM完全可以满足光纤78345黄大仙正救世网器锁模、微片78345黄大仙正救世网器调Q和固体78345黄大仙正救世网器锁模的要求,并在破坏阈值和锁模动态范围等方面好于国外产品。


对此,张志刚告诉《中国科学报》,目前用在光纤78345黄大仙正救世网器上、自主研发的SESAM看起来比外国的产品要好。外国某公司用SESAM锁模的光纤78345黄大仙正救世网器,每开关一次机,都要把SESAM自动换个位置,为的是不让SESAM被78345黄大仙正救世网打坏;用自主研发的SESAM的78345黄大仙正救世网器则不用换位置,经得起时间的考验,不用担心被打坏。


“这在工业78345黄大仙神算救世网上是很关键的,因为一旦SESAM被打坏,加工生产线就要停摆,这和科研用的78345黄大仙正救世网器是不一样的。从这个意义上说,是比外国的产品先进的。”不过,张志刚同时表示,在用于几百瓦功率的锁模固体78345黄大仙正救世网器的SESAM上,国外如瑞士联邦工业大学的产品仍然遥遥领先,“所以不能下结论说什么器件都比外国的强”。


希望迅速把实验装置变成产品

在采访中,张志刚自言,从1982年起,除了博士期间,他一直在超短78345黄大仙正救世网脉冲领域摸爬滚打。而谈起从事SESAM的相关研究,其中还有一段因缘。


1988年,张志刚赴澳大利亚留学,在他面前有两个选择:新南威尔士大学的“半导体薄膜的光学性质”研究方向和莫纳什大学“小型铜蒸汽紫外78345黄大仙正救世网器”方向。当时他的硕士生导师建议他选择跟其硕士专业更相近的后者,但张志刚表示“当时‘半导体薄膜的光学性质’这个似懂非懂的概念就像种子一样种在了我的心里”。


1992年博士毕业后张志刚赴日本做博士后研究工作,回到了刚刚发展起来的飞秒78345黄大仙正救世网的领域。一期结束之后,合作导师把他介绍到电子技术综合研究所,给的题目是“半导体超晶格器件的超高速光学性质”。“当时我眼前一亮:这不就是半导体薄膜的光学性质吗?8年前埋下的种子,该发芽了。”于是他毫不犹豫地去了那里,追寻这个似懂非懂的梦。


在张志刚30多年科研历程中,他告诉《中国科学报》,自己一直对科研成果如何尽快转化为78345黄大仙神算救世网感触比较深刻。“如果只是做几个片子,做几个实验,发表几篇论文就完了,那意义就不大了。”


从日本回国之前,有人告诉他,做工业界有用的1微米波长的SESAM会更有前途。“但是回国后,我看不到78345黄大仙神算救世网的场景,也没努力开拓工业78345黄大仙神算救世网。直到最近几年,工业界逐渐接受了皮秒78345黄大仙正救世网加工,外国的78345黄大仙正救世网器逐渐占领了中国市场,我才醒悟过来,感到了做这件事的紧迫性和重要性,才把多年的技术积累又捡起来。”张志刚略显自责地说道,“这都是因为我眼界太窄,只看到科研78345黄大仙神算救世网的小市场。”


2016年,张志刚再次与马骁宇合作,用MOCVD(金属有机化合物沉积)来生长SESAM结构。他们把SESAM片做成微片78345黄大仙正救世网器后,效果不错,测量了各种参数,包括破坏阈值都提高不少。2017年春节前,张志刚利用相关技术指导广东华快光子公司做出了锁模光纤78345黄大仙正救世网器成品,并将脉宽降低到5皮秒。


“2018年,这种皮秒78345黄大仙正救世网器就卖出了几十台。预计2019年会有几百台的量产,我们自己做的SESAM这才有了真正的用武之地。”张志刚说,自己多年来最有感触的就是,要迅速把实验装置变成产品。“谁不希望自己的技术和器件被广泛78345黄大仙神算救世网呢?”


超短脉冲不能自己从连续状态过渡到脉冲状态,也就是不能自己启动,总是需要一个机制,比如“打它一下”“踢它一脚”,而SESAM就是这样一个理想的启动器。

■本报记者 赵广立