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石墨烯飞秒光纤激光器创造最短脉冲宽度和最高峰值功率

2014-01-08 08:26
吃瓜天狼
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  日前,泰州巨纳新能源有限公司研制的商用石墨烯飞秒光纤激光器(Fiphene)问世,这也是全球首台商用石墨烯飞秒光纤激光器。同时,该激光器还创造了脉冲宽度最短(105fs)和峰值功率最高(70kW)两项石墨烯飞秒光纤激光器世界纪录。

  飞秒光纤激光器的应用领域非常广阔,包括激光成像、全息光谱及超快光子学等科研应用,以及激光材料精细加工、激光医疗(如眼科手术)、激光雷达等领域。传统的飞秒光纤激光器核心器件——半导体饱和吸收镜(SESAM)采用半导体生长工艺制备,成本很高,且技术由国外垄断。

  在飞秒光纤激光器领域,石墨烯被认为是取代SESAM的最佳材料。2010年诺贝尔物理学奖获得者撰文预测石墨烯飞秒光纤激光器有望在2018年左右产业化。要实现真正的产业化,需要解决高质量石墨烯制备、大规模低成本石墨烯转移、石墨烯与光场强相互作用、石墨烯饱和吸收体封装以及激光功率稳定控制等一系列关键技术。泰州巨纳新能源有限公司经过多年持续研究,成功攻克了这些关键技术,率先实现了石墨烯飞秒光纤激光器的产品化,主要性能指标均高于同类产品,具有很高的性价比和很强的市场竞争能力。

  该产品被命名为Fiphene,取Fiber(光纤)和Graphene(石墨烯)两个词的组合。泰州巨纳新能源有限公司计划以Fiphene为平台,推出更多石墨烯光纤激光器产品,将石墨烯的应用发展向前推进。

        石墨烯特性、应用以及发展状况

  2004年,两位俄裔英籍科学家将石墨烯成功从石墨中分离。石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身。石墨烯无疑是过去十年,乃至未来几十年,所有材料“明星”中最耀眼的一颗。如果说20世纪是硅的世纪,神奇的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。

  虽然发现至今尚不足十年,石墨烯却不断在科学界、产业界引发一轮轮波澜。随着人们对它的认识逐渐明晰,其神秘面纱就像发现之初那样被一层层揭开——薄且坚硬,透光度好,导热性强,导电率高,结构稳定,电子迁移速度快,能在常温下观察到量子霍尔效应……

  从假设到现实

  石墨烯的发现,之所以意义重大,是因为它创造了诸多“纪录”

  石墨烯是构成石墨、木炭、碳纳米管和富勒烯等碳同素异形体的基本单元材料,是一种二维晶体。

  石墨烯的结构一直被认为只存在于理论之中,无法单独稳定存在。直至2004年,英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯,才证实它可以单独存在。

  最初,科学家从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。通过反复的操作,石墨片变得越来越薄。最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

  凭借“在二维石墨烯材料的开创性实验”,这两位科学家共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

  石墨烯的发现,之所以意义重大,是因为它创造了诸多“纪录”。

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