庞拂飞 - 特种光纤智能感知研究中心青年创新团队

发布时间:  2020-11-17  投稿:陈杰   浏览次数:

特种光纤智能感知研究中心依托于上海大学“特种光纤与光接入网重点实验室”-省部共建国家重点实验室培育基地和“信息与通信工程”重点学科,聚焦光子及特种光纤国际学术前沿,面向国家和上海市重大战略需求,在特种功能光纤制备、先进光子技术以及光纤传感网络等领域开展深入研究,从特种光纤源头出发解决光纤传感、通信及激光等关键难题,取得了一系列具有国际影响力的创新科研成果,开展高水平国际交流合作,积极推进科研成果转化,为相关产业升级提供扎实的理论基础和技术支撑。

目前,研究中心由庞拂飞教授领衔,包括国家优青、上海千人、上海市东方学者及青年东方学者等高水平科研队伍。与美国波士顿大学、德国马普所、东京大学、美国西北大学、加拿大渥太华大学等国际知名大学的一流研究方向建立紧密的深度合作、强强联合、优势互补。研究中心在特种光纤、光纤激光器及光纤传感网络等方向取得了一批创新成果,与中兴通讯、国网上海市电力公司、中航研究所、宝武集团等开展产学研合作,进行科研成果的产学研转化。欢迎有志于从事相关领域研究的同学进入学科组攻读博士和硕士学位。

 代表性成果

团队研究领域

代表性成果

特种光纤制备

特种光纤:硅锗芯石英包层光纤制备及后处理技术

    基于激光拉丝的特种光纤制备技术研究,建立了激光拉丝过程的热力学和流体力学模型,自行研制了激光拉丝仪。

    研制了新型硅锗芯石英包层光纤,并采用激光后处理方法获得了成分分布均匀的高质量单晶硅锗芯光纤。

    可广泛应用于光纤传感、光纤通信、大功率光纤激光器、生物医学等领域。

光纤传感网络

光纤传感网络在电力领域应用

    实验室基于特种传感功能光纤,打通从实验室“先进光纤传感”到“智能电网”实用化最后一公里,与国网上海市电力公司、航天机电太阳能科技有限公司等开展深入技术研发合作,基于特种光纤,开展电流、电压、局放、温度、入侵扰动等监测,加强产业化发展,进一步推动国家智能电网的建设;

    项目得到了国家自然科学基金、上海市科委重点项目、国网上海市电力公司科技项目等资助,从特种传感光纤、传感器设计制备、光电探测系统及软件开发及工程应用开展研发,形成了具有自主知识产权的高压电力电缆安全监测光纤传感技术体系,解决了在线监测中实际难题,在城市电网安全监测中发挥了重要作用;

纳米光纤探针及拉曼光谱技术与生医交叉应用研究

    研制应用于细胞远程拉曼光谱检测的纳米光纤探针,提出基于拉曼光谱的血药检测方法和基于旋转增强拉曼散射效应的快速、高精度药物定量分析技术,在生医交叉领域具有应用前景。

大尺度光纤白光微形变传感系统

    成功应用于大亚湾核电站海水管道监测,为大型基础结构安全监测提供通用的监测手段。申请美国发明专利2项。

随机光纤激光超声探测技术

基于强随机光纤光栅的掺饵增益的高效率随机光纤激光器成功实现MHz超声波检测。该随机光纤激光传感器具有超声波带宽宽、灵敏度高、结构简单、成本低和对恶劣环境的鲁棒性等优点,在结构健康监测和生物医学诊断领域具有广阔的应用前景

先进光子技术

超快非线性传输理论

    提出频域非线性光学电场传输模型,打破光学电场传统的“包络-载波”概念,解决了适用于周期量级脉冲、超连续谱的超宽带、相互重叠谐波频带的非线性传输理论;系统研究了超快光孤子动力学传输、非线性光频率转换、宽带频梳产生及相干性,应用于超短脉冲演化及可见光色散波输出,在OSA期刊发表系列论文。

基于光纤布里渊振荡结构的光群速度全光调控技术

    在光纤快慢光及超光速技术研究领域提出基于光纤布里渊振荡结构的光群速度调控,可以极大提高时间提前量与光能量消耗的比值,把光速调控范围提高了2个数量级以上,研究成果发表于Physical Review Letters,Science杂志网站以“Pushing Light Beyond Light   Speed”为标题专门报道了其相关研究进展。

新型光纤器件及激光

光纤矢量模式产生和激光技术

    首次在光纤中实现飞秒直写纳米光栅结构,对其超结构和双折射效应进行表征,并应用于光纤在线偏振器件,拓展了特种光纤中纳米光栅器件的应用。成果发表于Nanoscale期刊,并选为封面底论文。

    基于声致长周期光栅实现光纤激光中高阶模式切换,同时制备的光纤模式耦合首次应用到高阶模式的光纤锁模激光器,通过调控光纤相位匹配条件,在可见近红外波段研究了宽带模式耦合和模式复用,实现了光纤本征模场和漩涡光脉冲的高效输出。成果发表于Photonics   Research, Nanophotonics, Opt. Lett.等期刊。

微纳光子器件设计及多维度激光直写制备术

    设计了多种新型微纳光子集成器件,研究了多种高性能光纤平端面集成微纳光子器件的传感应用;研究了光学微腔在超声探测以及生化传感等方面的应用;设计了多维度激光直写系统并用于微纳光子器件的制备;成果发表在Advanced Optical Materials, Small, APL Photonics等国际顶级期刊成果。

布里渊随机光纤激光技术及应用

    提出并实现线性偏振布里渊随机光纤激光方案,突破了传统单模光纤中光纤弱双折射效应导致的受激布里渊偏振失配问题,实现超过20dB激光强度噪声抑制,并保持了包括激光效率、线宽以及光信噪比的激光运转的最佳记录(Opt. Lett., 2017; Opt. Express, 2017)。

    结合布里渊随机激光器的窄线宽特点以及光通信领域波分复用技术对高度相干的多波长激光源的需要,设计并验证了基于受激布里渊散射增益与瑞利散射随机反馈机制的多波长光纤激光器,在同一光纤随机激光腔结构中同时产生了超过10个频率信道的多波长相干随机激光输出,单个波长的激光线宽窄化至低于1千赫兹。

 主要科研项目

项目来源

项目(课题)名称

起止年月

科技部重点研发计划(课题)

光互连波导及光耦合技术(2019YFB1802901)

2020.01-

2023.12

国家自然科学基金

重点项目

单芯多通道光涡旋长距离传输光纤关键制备技术(61635006)

2017.01-

2021.12

科技部

重点研发计划(课题)

OAM 光纤器件研制(2018YFB1801802)

2019.08-

2023.07

科技部

重点研发计划(课题)

光纤传感器微结构设计及封装工艺研究(2016YFF0100603)

2016.07-

2018.06

国网上海市电力公司

基于先进传感技术的GIS耐压击穿快速定位装置研发

2018-

2020

国家自然科学基金优青项目

特种光纤材料与技术(61422507)

2015.01-2017.12

国家自然科学基金

重大研究计划培育项目

石英光纤中自组纳米光栅偏振调控的矢量光场产生研究

2018.01-2020.12    

国家自然科学基金面上项目

硅锗半导体芯石英包层光纤的制备与特性研究(61575120)

2016.01–2019.12

国家自然科学基金青年项目

光纤中基于布里渊随机激光振荡的光速调控的研究 (61905138)

2020.01-2022.12

 代表性论文

1.   Junfeng Yang , Huanhuan Liu, Jianxiang Wen, Lifei Chen, Yana Shang, Na Chen , Sujuan Huang, Tingyun Wang, and Fufei Pang*, Cylindrical vector modes based Mach-Zehnder interferometer with vortex fiber for sensing applications, Appl. Phys. Lett. 2019, 115, 051103

2.   Z Wang, H Liu, Z Ma, Z Chen, T Wang, F Pang*, High temperature strain sensing with alumina ceramic derived fiber based Fabry-Perot interferometer, Optics express, 2019, 27(20): 27691-27701

3.   Fufei Pang, Haoqiang Zheng, Huanhuan Liu, Junfeng Yang, Na Chen, Yana Shang, Siddharth Ramachandran, and Tingyun Wang, The Orbital Angular Momentum Fiber Modes for Magnetic Field Sensing, IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(11): 893-896

4.   Shuangfeng Yu, Fufei Pang*, Huanhuan Liu, Xianjin Li, Junfeng Yang, and Tingyun Wang, Compositing orbital angular momentum beams in Bi4Ge3O12 crystal for magnetic field sensing, Appl. Phys. Lett. 2017, 111, 091107, IF=3.495, 6

5.   Hong Lin, Pang FF*, Liu HH, Xu J, Chen ZY, Zhao ZW, Wang TY, Refractive Index Modulation by Crystallization in Sapphire-Derived Fiber, IEEE Photonics Technology Letters, 2017, 9: 723-726

6.   Jiafeng Lu, Fan Shi, Linghao Meng, Longkun Zhang, Linping Teng, Zhengqian Luo, Peiguang Yan, Fufei Pang, and Xianglong Zeng, Real-time observation of vortex mode switching in a narrow-linewidth mode-locked fiber laser, Photonics Research 8(7), 1203-1212 (2020)

7.   H Yao, Fan Shi, Z Wu, X Xu, Teng Wang, X Liu, P Xi, Fufei Pang, Xianglong Zeng,  A mode generator and multiplexer at visible wavelength based on all-fiber mode selective coupler,Nanophotonics 9 (4), 973-981 (2020).

8.   Teng Wang, Ao Yang, Fan Shi, Y Huang, J Wen, Xianglong Zeng, High-order mode lasing in all-FMF laser cavities, Photonics Research 7 (1), 42-49 (2019).

9.   Jiafeng Lu, Y Dai, Q Li, Y Zhang, C Wang, Fufei Pang, Tingyun Wang, Xianglong Zeng, Fiber nanogratings induced by femtosecond pulse laser direct writing for in-line polarizer, Nanoscale 11 (3), 908-914 (2019).

10. Zhenmin Liu, Zhenyi Chen, Na Chen*, Yi Huang, Shupeng Liu, Yana Shang, Tingyun Wang,Study of the Verdet constant of the holmium-doped silica fiber,OSA Continuum,2020.

11. Junping Li, Na Chen*, Shupeng Liu, et al. Ag nanoparticles for the direct detection of oxaprozin in the blood using surface-enhanced Raman spectroscopy. ACS Applied Nano Materials. 2020. DOIhttp://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c01087

12. Shupeng Liu*, Zehai Hou, Xiang Bao, Xuetao Wang, Heng Zhang, Taihao Li, Fufei Pang, Zhenyi Chen, Tingyun Wang, Na Chen*. Rapid and high-precision quantitative analysis based on substrate rotation-enhanced Raman scattering effect. J Raman Spectrosc. 2020, 51:1278–1285. https://doi.org/10.1002/jrs.5902

13. Chen N*, Rong M, Shao X, Zhang H, Liu S, Dong B, Xue W, Wang T, Li T, Pan J*. Surface-enhanced Raman spectroscopy of serum accurately detects prostate cancer in patients with prostate-specific antigen levels of 4-10 ng/mL. Int J Nanomedicine. 2017, 12:5399–5407.

14. D. Wei, H. Wei*, H. Hu, and S. Krishnaswamy. Highly Sensitive Magnetic Field Microsensor Based on Direct Laser Writing of Fiber-tip Optofluidic Fabry–Perot Cavity. APL Photon. 2020.

15. X. Ma, H. Wei*, S. Fan, A. Amrithanath, J. Fang, and S. Krishnaswamy. Multi-wavelength microresonator based on notched-elliptical polymer microdisks with unidirectional emission, Opt. Express, 2020.

16. Zhaowen Lin#, Larissa Novellino#, Heming Wei#, Nicolas Alderete#, Glaucio Paulino, Horacio Espinosa, Sridhar Krishnaswamy. Folding at the Microscale: Enabling Multifunctional 3D Origami-Architected Metamaterials, Small, 2020.

17. H. Wei and S. krishnaswamy. Three-dimensional-printed Fabry–Perot interferometer on an optical fiber tip for a gas pressure sensor, Appl. Opt., 2020, 59(7): 2173-2178.

18. D. Wei, H. Wei*, and S. Krishnaswamy. Optofluidic refractive index sensors based on direct laser writing polymer Mach-Zehnder interferometer on a fiber tip. IEEE Photon. Technol. Lett., 2019, 31(21): 1725-1728.

19. H. Wei*, F. Callewaert*, W. Hadibrata, V. Velev, P. Kumar, S. Krishnaswamy, and K. Aydin. Two-photon direct laser writing of inverse-designed near infrared polarization beam splitter [J]. Adv. Opt. Mater., 2019, 1900513.

20. H. Wei and S. Krishnaswamy. Direct laser writing of phase-shifted Bragg grating waveguide for ultrasound detection. Opt. Lett., 2019, 44(15): 3817-3820.

21. H. Wei, A. Amrithanath, and S. Krishnaswamy. 3D printing of micro-optic spiral phase plates for generation of optical vortex beam [J]. IEEE Photon. Technol. Lett., 2019, 31(8): 599-602.

22. H. Wei, A. Amrithanath, and S. Krishnaswamy. Three-dimensional printed polymer waveguides for whispering gallery mode sensors [J]. IEEE Photon. Technol. Lett., 2018, 30(5): 451-454.

23. H. Wei and S. Krishnaswamy. Polymer micro-ring resonator integrated with a fiber ring laser for ultrasound detection [J]. Opt. Lett., 2017, 42(13): 2655-2658. (IF: 3.714)

24. H. Wei and S. Krishnaswamy. Adaptive fiber-ring lasers based on an optical fiber Fabry–Perot cavity for high-frequency dynamic strain sensing, Appl. Opt., 2020, 59(2): 530-535.

25. H. Wei, K. Liao, X. Zhao, X. Kong, P. Zhang, C. Sun. Low coherent fiber-optic interferometry for monitoring the inner-corrosion induced expansion of prestressed concrete cylinder pipes [J]. Struct. Health Monit. 2019, 18(5-6): 1862-1873.

团队成员:

姓名

职称

办公室

研究方向

电子邮件/联系电话

庞拂飞

教授

东校区12号楼B409

特种光纤设计、制备工艺;光纤传感器;光纤通信技术;光波导技术

ffpang@shu.edu.cn

021-66136329

曾祥龙

教授

东校区12号楼B411

非线性光学及光纤技术;准位相匹配技术;飞秒脉冲压缩技术;特种光纤及其传感技术

zenglong@shu.edu.cn

021-66136330

陈娜

教授

东校区12号楼B427

特种光纤设计、制备及特性;特种光纤器件及传感应用系统;特种光纤及拉曼光谱在生物医学等交叉学科中的应用

na.chen@shu.edu.cn

021-66136339

张亮

教授

东校区12号楼B315

非线性光纤光学; 先进光纤激光技术; 光纤传感及应用

liangzhang@shu.edu.cn

021-66132576

魏鹤鸣

讲师

东校区12号楼B419

光纤传感、微纳光子器件、超声探测

hmwei@shu.edu.cn



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