[00133713]基于微纳光纤组装的新型光功能材料和器件

1. 课题来源与背景 本课题来源于广州市科创委设立的“珠江科技新星”项目,是基于项目负责人前期研究的基础上提出的课题。项目负责人及研究团队依托于发光材料与器件国家重点实验室和广东省光纤激光材料和应用技术重点实验室。本项目的提出主要为了解决光纤激光器及显示器件相关的高性能光学调制材料的迫切需求。 2. 技术原理和性能指标 本项目对于偏振敏感光功能薄膜材料的设计构造主要是通过具有各向异性光学特性的纳米纤维、纳米棒等一维/准一维材料的宏观定向排列实现的。技术手段主要采用静电纺丝和浸渍包埋透明化技术。对于柔性宽谱偏振膜的性能指标要求薄膜在可见和近红外波段的平均透过率高于85%,平均偏振效率高于0.9,薄膜尺寸大于2cm*2cm。实际达到的技术指标为：可见和近红外平均透过率高于90%,平均偏振效率高于0.9,薄膜尺寸超过3cm*5cm。对于定向金纳米棒掺杂各向异性非线性薄膜的技术指标要求非线性系数达到-10×10-8 cm/W以上,薄膜尺寸大于1cm*1cm。实际达到的技术指标为：非线性系数达到-14.7×10-8 cm/W,薄膜尺寸达到2cm*2cm。 3. 技术的创造性和先进性 商用偏振膜材料主要采用染料掺杂和热拉伸工艺,技术难度高,难以实现宽波段范围的偏振效果,且专利大多被外国企业所垄断。本项目提出的采用静电纺丝和后续包埋实现柔性宽谱偏振薄膜的技术属于国际首创,可以解决目前商用偏振片存在的技术问题,并且突破国外的技术垄断,具有较大的实际应用价值。金纳米棒具有极高的光学非线性系数、波长可调的表面等离子体共振波长以及强烈的偏振敏感特性,在激光调制光数据存储等方面有巨大的应用前景。金纳米棒的定向排列可极大提高材料的非线性光学系数以及实现宏观材料的偏振敏感特性。本项目提出采用溶液掺杂、静电纺丝和后续包埋技术实现金纳米棒在透明材料中的宏观定向排列为国际首创。以该薄膜材料为可饱和吸收体,我们首次实现脉冲模式可通过简单旋转激光偏振方向实现调Q和锁模切换的脉冲光纤激光器。 4. 技术成熟程度,使用范围和安全性 本项目相关技术还处于开发初期,在材料制备效率方面还存在问题。后续研究需要解决相关的技术问题,提高制备次效率。相关技术主要可应用于激光技术和光信息相关的其他技术领域。相关材料的制备过程绿色无毒,安全性好。 5. 应用情况及存在的问题 本项目开发的各向异性非线性薄膜材料已被中国工程物理研究院流体物理研究所小批量采购,实现经费收入15万元。存在的问题主要包括：（1）薄膜材料的环境稳定性不够好,抗激光损伤阈值不够高;（2）材料的应用范围较窄,主要针对科学研究。6. 历年获奖情况项目执行期间,项目负责人获得香江学者奖。