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本課題組主要從事新型超短脈沖技術、新型光學材料在激光技術中的應用、超快非線性過程、基于超短脈沖激光的增材/減材制造、基于超短脈沖激光/光學頻率梳的精密計量與傳感、超快激光在超低噪聲微波光子學領域的應用等方面的研究。
● 團隊負責人：
孫敬華，男，博士，教授，2002中國科學院物理研究所博士後，從事飛秒光參量振蕩器（OPO）和飛秒光參量啁啾脈沖放大器（OPCPA）方面的研究；2004年至2011年在英國Heriot-Watt University從事飛秒激光頻率梳、可見光阿秒脈沖相幹合成、精密光梳光譜學等領域的研究；2012年至2016年為華中科技大學教授、湖北省楚天學者特聘教授，主要從事精密飛秒光學頻率梳及其在光學頻率标準中的應用研究；2016年10月以學科方向領軍人才教授全職加入東莞理工學院，并為英國Heriot-Watt University honorary research fellow、中國光學學會激光加工專業委員會委員；目前主要從事超短脈沖激光技術及其在精密加工和精密測量中的應用研究。主持過國家自然科學基金青年和面上項目各一項、863子課題一項，參與英國EPSRC項目和國家自然科學基金重點項目各一項；在國際學術期刊發表SCI論文40餘篇，在CLEO、CLEO-Europe等國際學術會議報告十餘次；主要講授大學物理、激光應用技術等課程。
郵箱：sunjh@dgut.edu.cn， 辦公地點: 8B113
● 團隊成員：
徐永钊，男，博士，副教授，1996年畢業于華南師範大學物理系，獲物理學學士學位，2004年畢業于華南師範大學信息光電子科技學院，獲光學碩士學位，2007年畢業于北京郵電大學電信工程學院，獲電磁場與微波技術專業博士學位。目前為東莞理工學院電子工程與智能化學院專任教師，目前主要從事非線性光纖光學、光電傳感與檢測技術的研究。主持和參與參與多項國家、省、市科技項目，“非接觸式快速光電測量系統”獲2010年東莞市科技進步三等獎，以第一作者發表SCI、EI收錄的科研論文20餘篇。
郵箱：xuyz@dgut.edu.cn
譚豔珍，女， 博士，講師，2014年7月于暨南大學獲光學工程專業碩士學位，2018年6月于香港理工大學大學電機工程系獲博士學位，2018年6月以拔尖青年博士加入東莞理工學院。2015年國際頂尖光纖傳感會議The International Conference on Optical Fiber Sensors (OFS24)技術委員會授予的最佳論文獎“Best Paper Award”，主要從事基于石墨烯的單模光纖-石墨烯膜法布裡-珀羅幹涉腔并應用于高精度氣體傳感測量、微光纖光栅傳感器等領域的研究。
郵箱：tanyz@dgut.edu.cn，辦公地點:8B113
姜明慧，女，博士，東莞理工學院講師。2014年本科畢業于吉林大學微電子學專業，2020年畢業于吉林大學微電子學與固體電子學專業，2020年以普通博士引入方式入職東莞理工學院。主要從事光電集成芯片方面的研究工作。在Optical Materials、Applied Optics等雜志發表學術論文3篇。
郵箱：jiangmh@dgut.edu.cn，辦公地點：9A409
吳志心，男，博士，電子科技大學-東莞理工學院聯合培養博士後。2010年本科畢業于山東科技大學應用物理專業，2019年博士畢業于山東大學凝聚态物理專業，2020年以博士後引進方式入職東莞理工學院。主要從事于材料非線性光學效應的基礎與應用方面的研究工作。參與了國家自然科學基金面上項目、裝備預研教育部聯合基金、山東省自然科學基金等項目的研究，在Phys. Rev. Appl.、J. Phys.: Condens. Matter、Opt. Lasers Eng等刊物上發表論文4篇，獲得實用新型專利2項，申請發明專利1項。
郵箱：wuzhixin_physics@163.com，辦公地點：8B113.
在讀研究生：彭康狄、柏漢澤、張森、容驷駒
● 科研方向：
1. 高功率飛秒激光系統及其應用研究：
高功率超短脈沖激光器以其極高的脈沖峰值功率以及極短的脈沖寬度無論在澳门金莎還是在工業應用上都具有不可替代的優勢。飛秒脈沖激光器可以輸出具有高達千瓦量級的平均功率，幾百飛秒（fs）量級以下的脈沖寬度。在重複頻率為1kHz至100MHz量級的情況下，其脈沖能量可以跨越毫焦（mJ）至納焦（nJ）量級，脈沖峰值功率可以高達GW至TW量級。這種集高脈沖能量、高脈沖峰值功率以及高脈沖重複頻率于一體的激光器可以高效地加工出比連續或者長脈沖激光更加精細的機械結構，可以在矽表面産生微米尺度的微結構使矽基太陽能電池的效率大大提高，可以加工微米至納米尺度的光學及機械器件等等。圖1給出了一個不同脈沖寬度的激光脈沖在金屬表面加工的效果對比圖。此外這類激光器更為激光雷達、遠距離激光測距以及激光對抗等高端應用提供了絕佳的解決方案。
圖1.飛秒、皮秒和納秒激光脈沖在金屬薄片上燒蝕鑽孔的電鏡圖。脈沖波長均為780nm。其中左圖：200fs, 120mJ, 0.5J/cm2； 中圖：80ps, 900mJ, 3.7J/cm2；右圖：3.3ns, 1 mJ, 4.2 J/cm2。
圖2給出了近年來高功率超短脈沖激光發展的總結歸納。
圖2.高峰值功率高重複頻率超短脈沖激光器的研究進展。
2. 精密飛秒激光頻率梳及其在精密測量和傳感中的應用研究：
飛秒光學頻率梳通過窄線寬微波或者光波參考源控制飛秒激光振蕩器輸出脈沖的重複頻率和載波包絡相位偏移頻率而獲得時域和頻域精密穩定的飛秒脈沖序列，為精密光譜學、精密計量學以及獨立光源的相幹合成等帶來了革命性的促進作用，并成為2005年諾貝爾物理學獎的重要成果之一。
圖3.飛秒激光器及光學頻率梳研究領域關系圖。中間為飛秒激光和光學頻率梳技術，左邊紫色區域偏向于基礎研究應用，右邊黃色區域偏向于工業應用。
本課題組主要着力于高精度高集成度的光學頻率梳技術的研究，并探讨其在三維距離/位移精密測量及痕量物質精密光譜測量等方面的應用研究。
3. 超快微波光子學研究
随着通訊載波的不斷提高，5G通訊的載波會高達20GHz以上，在此波段，目前基于電子學的模數轉換由于孔徑抖動（aperture jitter）的原因，其有效位數急劇降低。基于光子學的ADC器件在同等輸入頻率的情況下的孔徑抖動較電子器件要低一個數量級以上。基于鎖模激光器的飛秒光學頻率梳非常簡潔地将微波頻率和光波頻率聯系在了一起。依賴于飛秒激光器内上萬至上百萬個激光縱模相互間的相位鎖定，飛秒光學頻率梳在微波段體現出遠低于微波信号的相位噪聲，可以為5G通訊、相控陣雷達、地面或衛星通訊精密同步等提供極低相位噪聲的微波信号和模數轉換采樣信号。
圖4.基于電子學器件（藍色圓點）和基于光子學器件（橙色五角星）ADC器件性能彙總。
l 科研成果：
1. 團隊成員代表性論文
1) Z Wu, B Liu, J Zhu, J Liu, S Wan, T Wu, andJ Sun, “Asymmetrical tapered SMS fiber coupler for simultaneous measurement of temperature and refractive index and its application for biosensing,”Chinese Optics Letters,18(6), 061201 (2020).
2) Z. Wu, B. Liu, J. Zhu, J. Liu, S. Wan, T. Wu, andJ. Sun, “Ultrahigh resolution thickness measurement technique based on a hollow core optical fiber structure,”Sensors,20(7), 2035 (2020).
3) Pablo Castro-Marin, Toby Mitchell,Jinghua Sun, and Derryck T. Reid, “Characterization of a carrier-envelope-offset-stabilized blue- and green-diolde-pumped Ti:sapphire frequency comb,”Optics Letters,44(21), 5270-5273 (2019).
4) W Wang, C Guo, J Tang, Z Zhao, J Wang,J Sun, F Shen, K Guo, Z Guo, “High-efficiency and broadband near-infrared bi-functional metasurface based on rotary different-size silicon nanobricks,”Nanomaterials9(12), 1744 (2019).
5) 孫敬華，孫克雄，林志芳，孫繼芬，晉路，徐永钊，“高功率高重複頻率飛秒摻镱光纖激光頻率梳的研究（特邀）”，紅外與激光工程,48（1），0103003（2019）.
6) Yanzhen Tan, Wei Jin, Fan Yang, Yi Jiang, Hoi Lut Ho, “Cavity-Enhanced Photothermal Gas Detection With a Hollow Fiber Fabry-Perot Absorption Cell,”Journal of Lightwave Technology,37(17), 4222-4228 (2019).
7) Yongzhao Xu, Xiduo Hu, Sudip Kundu, Anindya Nag, Nasrin Afsarimanesh,Samta Sapra, Subhas Chandra Mukhopadhyay and Tao Han，”Silicon-Based Sensors for Biomedical Applications: A Review“，Sensors，2019,19(13):2908.
8) Yanzhen Tan, Congzhe Zhang, Wei Jin, Fan Yang, Hoi Lut Ho, and Jun Ma, “Optical fiber photoacoustic gas sensor with graphene nano-mechanical resonator as the acoustic detector,”IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,23(2), 5600211(2017). （Invited paper）
9) Yanzhen Tan, Wei Jin, Fan Yang, Yun Qi, Congzhe Zhang, Yuechuan Lin, and Hoi Lut Ho, “Hollow-core fiber-based high finesse resonating cavity for high sensitivity gas detection,”Journal of Lightwave Technology,35(14), 2887-2893 (2017).
10) 徐永钊，劉敏霞，張耿，葉海，“色散平坦漸減光纖中非線性啁啾脈沖的傳輸及超連續譜的産生”,發光學報，2016，37（4）：339 ~445
11) 徐永钊，張耿，葉海，劉敏霞，“級聯單模光纖中初始啁啾對高階孤子脈沖壓縮的影響, ”發光學報，2016，37（4）：1360 ~1366.
12) Yanzhen Tan, Lipeng Sun, Long Jin, Jie Li, and Bai-ou Guan, “Microfiber Mach-Zehnder interferometer based on long period grating for sensing applications,”Optics Express,21(1), 154-164 (2013).
13) Yanzhen Tan, Lipeng Sun, Long Jin, Jie Li, and Bai-ou Guan, “Temperature-insensitive humidity sensor based on a silica fiber taper interferometer,”IEEE Photonics Technology Letters,25(22), 2201-2204 (2013).
14) Richard A. McCracken,Jinghua Sun, Christopher G. Leburn, and Derryck T. Reid, “Broadband phase coherence between an ultrafast laser and an OPO using lock-to-zero CEO stabilization,”Optics Express20, 16269 (2012)
15) Teresa I. Ferreiro,Jinghua Sunand Derryck T. Reid, "Frequency stability of femtosecond optical parametric oscillator frequency comb,"Optics Express,19(24), 24159 (2011).
16) Zhaowei Zhang,Jinghua Sun, Tom Gardiner, and Derryck T. Reid, "Broadband conversion in an Yb:KYW-pumped ultrafast optical parametric oscillator with a long nonlinear crystal,"Optics Express,19(18), 17127 (2011).
17) D. T. Reid,J. Sun, T. P. Lamour, T. I. Ferreiro, “Advances in ultrafast optical parametric oscillators,” Laser Physics Letters8(1), 8-15(2011)
18) Tobias P. Lamour,Jinghua Sun,Derryck T. Reid, "Wavelength stabilization of a synchronously pumped optical parametric oscillator: Optimizing proportional-integral control,"Review of Scientific Instruments81, 053101(2010).
19) Teresa I. Ferreiro,Jinghua Sunand Derryck T. Reid, "Locking the carrier-envelope-offset frequency of an optical parametric oscillator without f-2f self-referencing,"Optics Letters,35(10), 1668-1670 (2010).
20) Jinghua Sun, Derryck T. Reid, “Coherent ultrafast pulse synthesis between an optical parametric oscillator and a laser,”Optics Letters, Vol. 34, No. 6, 854-856 (2009).
21) Jing-HuaSun, Barry J S Gale and Derryck T Reid, “Control of the carrier-envelope phase of a synchronously pumped femtosecond optical parametric oscillator,”Chinese Science Bulletin,53(5), 642-651 (2008).
22) D. T. Reid, B. J. S. Gale,J. Sun, “Frequency comb generation and carrier-envelope phase control in femtosecond optical parametric oscillators,”Laser Physics,18(2), 87-103 (2008).
23) B. J. S. Gale,J. H. Sun, and D. T. Reid, “Towards versatile coherent pulse synthesis using femtosecond laser and optical parametric oscillators,”Optics Express,16(3), 1616-1622 (2008).
24) Jinghua Sun, Barry J. S. Gale, Derryck T. Reid, “Testing the parametric energy conservation law in a femtosecond optical parametric oscillator,”Optics Express,15(7), 4378-4384 (2007).
25) J. H. Sun, B. J. S. Gale, D. T. Reid, “Composite frequency comb spanning 0.4-2.4 mm from a phase-controlled femtosecond Ti:sapphire laser and synchronously pumped optical parametric oscillator, ”Optics Letters,32(11), 1414-1416 (2007).
26) Jinghua Sun, Barry J. S. Gale, Derryck T. Reid, “Coherent synthesis using carrier-envelope phase controlled pulses from a dual-color femtosecond optical parametric oscillator,”Optics Letters,32(11), 1396-1398 (2007).
27) Jinghua Sun, Barry J. S. Gale, Derryck T. Reid, “Dual-color operation of a femtosecond optical parametric oscillator exhibiting stable relative carrier-envelope phase-slip frequencies”,Optics Letters,31(13), 2021-2023 (2006).
l 校友：
已畢業研究生：鐘藝峰、餘劍偉
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