將遠(yuǎn)小于一支普通激光筆的百微瓦量級光功率穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為可見光，近日，西工大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院趙建林教授研究團(tuán)隊六年堅持不懈，成功研發(fā)光波長轉(zhuǎn)換器件，可將近紅外光穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為可見光，在豐富感知光源的同時，有效地提高光纖利用率。這項成果不僅破解光纖領(lǐng)域難題，也為開發(fā)其他高性能全光纖非線性光信息處理器件提供了新思路。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于國際光學(xué)頂尖期刊。

　　光纖在我們生活中無處不在，有了光纖才有了遍布城鄉(xiāng)連接中外的高速互聯(lián)網(wǎng)、高清數(shù)字電視、5G移動通信。從1970年美國制造出世界上第一根可用于光通信的光纖，半個世紀(jì)以來，相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜沂冀K朝著“超大容量、超長距離、超高速率”光通信技術(shù)前沿不斷探索。如果能夠?qū)⒛撤N波長的光在光纖中傳輸后直接變成另一種波長，將可以有效提高光纖傳遞和感知信息的效率。但光波波長轉(zhuǎn)換是一種非線性光學(xué)過程，一般需要高功率激光和精密的光學(xué)參數(shù)配合，轉(zhuǎn)換條件非常苛刻。如何降低光纖中波長轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)條件，就成為了困擾科學(xué)家們的一個難題。

　　西工大趙建林團(tuán)隊創(chuàng)造性地提出在一段直徑為微米量級的光纖上沉積二維層狀材料硒化鎵，利用微光纖的強(qiáng)烈倏逝波與硒化鎵二維材料相耦合，借助硒化鎵的二階非線性效應(yīng)實現(xiàn)了在全光纖中光波長轉(zhuǎn)換的有效控制，極大提高了光波長轉(zhuǎn)換效率，降低了轉(zhuǎn)換能耗。

　　“將一根光纖的一部分變細(xì)為原來的約百分之一，讓光波沿著光纖外壁傳輸，而光纖外壁上裹覆有能將通信波段光轉(zhuǎn)換為可見光的材料，讓變色后的光波仍然可以在光纖中繼續(xù)傳輸。這樣，就構(gòu)成了一個非常簡單且高效的光波長轉(zhuǎn)換器件。”研究團(tuán)隊的姜碧強(qiáng)副教授解釋說，光纖中的光波長轉(zhuǎn)換器件，就好比電網(wǎng)中的變電站，通過對光信息分級處理，讓光網(wǎng)絡(luò)更加靈活且擴(kuò)容。經(jīng)該技術(shù)處理的光纖，可直接接入通用的光纖通信和傳感系統(tǒng)中，且僅需百微瓦量級光功率（遠(yuǎn)小于一支普通激光筆的光功率）即可將近紅外光穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為可見光，在豐富感知光源的同時，有效地提高光纖利用率，也為開發(fā)其他高性能全光纖非線性光信息處理器件提供了新的思路。

　　“為了這一瞬的光，我們團(tuán)隊整整探索了6年。”趙建林教授介紹說，2014年團(tuán)隊開始了實驗嘗試。自主設(shè)計小型實驗裝置，搭建完成整套光的產(chǎn)生、調(diào)制、感知與測量系統(tǒng)，將石墨烯裹覆到光學(xué)微結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)光的濾波、調(diào)制、開關(guān)、光速的控制等，然而始終無法在光波長的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)突破。團(tuán)隊針對這一難題，借助光譜測量、納米加工等技術(shù)手段持續(xù)優(yōu)化材料體系和器件，從一次次的實驗失敗中最終實現(xiàn)成功的突破。

　　“今年的政府工作報告中明確提出要加大新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實施擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略。”趙建林教授說，新一代信息技術(shù)為核心的“新基建”已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動能，而作為“新基建”基礎(chǔ)設(shè)施的光纖，也迎接創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)遇。“希望我們的研究瞄準(zhǔn)國家發(fā)展的重大需要，產(chǎn)出更多創(chuàng)新成果，成為新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的引領(lǐng)者。”趙建林表示說。