基于可编程光纤激光器与有机非线性晶体的光纤太赫兹融合系统研究

低成本的宽带可调单色窄线宽太赫兹光源是实现太赫兹波高速无线通信，高精度太赫兹光谱分析，高分辨率太赫兹成像与材料无损检测等前沿热点应用领域的关键器件。本课题根据太赫兹系统研究与应用的发展方向，结合光纤激光器和非线性晶体的优点，借助光纤通信产业成熟的器件制造工艺，提出开展基于可编程双波长单纵模光纤激光器与有机非线性晶体的光纤太赫兹融合系统研究。针对非线性参量过程太赫兹波下转换的实际需要，研究及优化数字控制的光纤双波长热光效应窄带滤波器；研究及优化光纤激光谐振腔的结构与增益介质以实现任意双波长可编程的光纤激光器；探索并研究新型有机非线性晶体BNA材料在光纤激光器工作波长范围内的非线性及色散特性；摸索BNA晶体的研磨，抛光工艺及与光纤波导系统的耦合封装技术；实践并优化可编程光纤激光器的响应速度，结合光纤耦合的BNA晶体实现0.1THz到10THz范围内任意频率可控调谐的光纤太赫兹融合系统。

国家自然科学基金项目“基于可编程光纤激光器与有机非线性晶体的光纤太赫兹融合系统研究”（61107087）提出借助光纤通信产业成熟的器件制造工艺，提出开展基于可编程双波长单纵模光纤激光器与有机非线性晶体的光纤太赫兹融合系统研究。针对非线性参量过程太赫兹波下转换的实际需要，研究及优化数字控制的光纤双波长热光效应窄带滤波器；研究及优化光纤激光谐振腔的结构与增益介质以实现任意双波长可编程的光纤激光器；探索并研究新型有机非线性晶体BNA材料在光纤激光器工作波长范围内的非线性及色散特性；实践并优化可编程光纤激光器的响应速度，实现0.1THz到10THz范围内任意频率可控调谐。其中，可编程双波长全光纤型超窄线宽滤波器及激光器、光频波段-太赫兹波段频率转换与调控特性、以及一体化软硬件（光机电控系统）实现是本项目的重点研究内容及关键。. 本项目计划在国内外核心刊物与国际会议上发表高质量论文5-6篇，其中SCI收录国际重要期刊3篇以上，申请2-3项国家发明专利。. 本项目执行三年以来，基本实现了项目提出的目标：利用线性啁啾光纤光栅与程控热打印头相结合，成功实现了超窄带全光滤波器和可编程双波长光纤激光器。频谱定位精度0.017nm/1550nm波段（2GHz），双波长间隔调谐范围为3.60nm~16.02nm（0.45THz～2THz）；开展了太赫兹波段和近红外泵浦波段偏振效应的研究，深入探讨了适合于太赫兹波段和近红外波段的偏振态测量与控制技术，发展并优化了新型的低噪声光波偏振态测量方案和技术参数，为太赫兹波与近红外泵浦光有效互作用打下了基础；进一步完善并发展了可编程全光纤型滤波技术及其光学信号处理技术，创造性的提出并实现了软件定义可重构的全光纤型光频微分器，并在光信噪比在线监测方面实现了光纤通信系统的实际应用。本项目的研究成果也成为新一代软件定义可编程灵活光通信系统的重要技术支撑。. 在本项目支持下，共申请中国发明专利8项，发表国内外高水平期刊及会议文章19篇，SCI收录文章13篇，其中包括国际光学与光电子学领域顶尖学术期刊Optics Letters 4篇，Optics Express 5篇以及Journal of Lightwave Technology 2篇。培养博士与硕士研究生3人。