近日，上海交通大学电子系义理林教授课题组基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台，实现了锁模激光器输出飞秒脉冲的实时光谱调控，对飞秒激光器的设计具有重要的应用价值。相关成果以“Intelligent control of mode-locked femtosecond pulses by time-stretch-assisted real-time spectral analysis”为题目于2020年1月发表于国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》（中科院长春光机所与Nature出版集团合办期刊），并入选为封面文章，在“News & Views”栏目被专门评述。博士生蒲国庆为第一作者，义理林教授为通信作者。 图说：期刊封面文章 飞秒尺度（1E-15秒）脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程，有着广泛而重要的应用。锁模激光器作为产生飞秒脉冲的重要基础研究工具，在物理、化学、生物、材料、信息科学等领域都有广泛的应用。飞秒锁模激光器自上世纪六十年代发明以来，与其相关的研究分别于1999，2005，2018年获得过诺贝尔奖。 随着超快光学的快速发展，越来越多的前沿应用需要对飞秒脉冲的时域和光谱进行精细控制。由于飞秒脉冲的产生涉及非常复杂的非线性和色散传输效应，达到特定脉冲状态的稳态输出需要对激光器多个参数在高维空间进行优化，传统基于激光器光学设计和优化的方法已被证明难以精确实现。 通过对飞秒脉冲状态进行智能识别，结合智能算法对激光器多参数进行全局优化，有望获得理想的飞秒脉冲输出，但其主要挑战在于飞秒脉冲难以实时精确识别。低速时域采样无法识别飞秒脉冲宽度和形状，光谱仪虽可识别飞秒脉冲积分光谱但无法识别其瞬时光谱，因此传统方法都无法做到实时控制飞秒脉冲精确锁模状态。为了解决这一难题，义理林教授课题组提出在锁模控制环内引入时间拉伸-色散傅里叶变换（TS-DFT）技术，通过时域到光谱的转换，采用低速时域采样即可识别飞秒脉冲对应的瞬时光谱宽度和形状。结合智能控制算法，实现了以1.4nm为精度对飞秒脉冲光谱宽带从10nm到40nm进行可编程控制，光谱形状可编程为高斯型或三角形等。这是本领域首次实现飞秒锁模脉冲光谱宽度和形状高精度实时编程控制，解决了飞秒锁模脉冲锁模状态无法精确调控的难题。 基于实时的光谱控制，该研究还展示了从窄谱锁模态至宽谱锁模态以及从三角形光谱脉冲态至宽谱锁模态的演变过程，发现两者动力学过程具有相似性，提出了目标锁模状态可能决定中间动力学过程的猜想，为人们进一步探索锁模激光器内部机理提供新视角。 图说：基于快速光谱分析的飞秒锁模脉冲智能控制 非线性光学著名专家John Dudley教授（欧洲物理学会主席，IEEE/OSA Fellow）在《Light: Science & Applications》的“News & Views”栏目撰文介绍此项工作，认为本工作极具创新性，开拓了研究锁模动力学新的可能性，很可能应用于多种锁模光纤激光器中。 义理林教授课题组过去六年来一直致力于解决飞秒锁模激光器的智能控制问题，2019年发表在光学领域顶级期刊《Optica》的“智能锁模激光器”成果入选美国光学学会旗下新闻杂志《Optics & Photonics News》2019年光学年度进展“Optics in 2019”。该方向工作部分得到国家自然科学基金（61575122）的支持。《Light: Science & Applications》论文全文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0251-x《Light: Science & Applications》“New & Views”评述论文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0270-7

本发明提供的具有高单纵模成品率的脊波导分布反馈(DFB)半 导体激光器，是由自下而上依次排列的 N 型电极(1)、衬底(2)、下包层 (3)、下分别限制层(4)、应变多量子阱有源层(5)、上分别限制层(6)、缓 冲层(7)、光栅层(8)、上包层(9)、第一脊条(10)、第二脊条(11)、第一 脊条上的 P 型电极(12)、第二脊条上的 P 型电极(13)组成。本发明通过 在单个半导体激光器管芯上制作端面反射率相位相差π/2 的两个

特色及先进性： LTCC无源集成技术是当前倍受关注的国际研究热点和技术制高点。而其中最为核心和关键的难题：研发出各种体系的高性能LTCC材料，则一直是我国在该领域科研和技术水平的短板所在。目前国内LTCC研发企业和研究所采用的高性能LTCC材料主要都依赖于进口，严重限制了我国LTCC产业的发展。本成果基于在LTCC材料和器件领域雄厚的研究基础和平台条件，研发出多款系列话的LTCC/LTCF材料，可广泛应用于各种基于LTCC技术研发和生产的无源集成器件或组件中，有利于实现无源器件/组件的片式化、小型化和集成化。 本成果研究材料的特色是能实现900℃低温烧结，材料性能可根据需要在很宽范围内调节，与LTCC工艺兼容。 主要技术指标： ？ LTCC微波介质材料： ？ 烧结温度:900℃ ？ 介电常数：6.5；10；20；25(可微调) ？ Qf：≥50000GHz ？ τf = ±30 ppm/°C ？ LTCF材料 ？ 烧结温度: 900℃ ？ 磁导率:15~500(可调) ？ 其它性能可根据需要定制 为产业解决问题及取得效果： 以上研发材料可协助LTCC生产/研发企业解决核心材料的研发难题,实现LTCC核心材料的自主研发,降低LTCC产品生产成本,提高企业核心竞争力及研发LTCC产品的市场竞争力，具有十分广阔的市场发展空间，经济和社会效益显著。

该项目经过课题组多年研究，在分子设计的基础上，结合分子自组装及纳米技术，研发出一系列具有相变蓄冷、储热功能的新型复合材料。所生产出的产品经用户试用，获得好评。 课题组所研发的相变材料是在低温下为柔软的膏状，在高温下为液态的材料。这类材料在相转变前后可吸收或释放大量相变潜热。可用相变材料开发制冷或制热的物质。

采用高纯超细Cu粉和AiO3粉等为原料，通过模压成型获得毛坯，将该毛坯与45钢基体通过一体化烧结工艺，实现一次加热完成烧结和扩散焊接，制备航空摩擦材料（无人机舱门开闭摩擦材料）。

成果描述：70%的中草药中含有单宁(又称鞣质)。它们的负面作用突出体现在两个方面：一是导致中药制剂浑浊沉淀，降低其药效和品质，如单宁是影响丹参注射液澄明度的主要因素；二是对人体产生毒副作用。目前除去药用植物中单宁的方法在除去单宁的同时，大量的有效成分也同时被除去；有些方法还将引入其他杂质，使产品的质量降低。因此，中药制剂中单宁的选择性去除是中药制剂工艺过程中的一个世界性难题。 由家畜动物皮制备的胶原纤维吸附材料对单宁的吸附具有专一性，而对低分子酚类化合物及其它非单宁成分的吸附量非常低。而且，通过化学改性还能进一步调控其吸附能力和吸附选择性，从而制备出了系列的适合于不同应用领域和范围的单宁吸附材料。将所制备的吸附材料用于单宁和与其结构最相似的中药有效成分（各种黄酮、异黄酮类化合物及黄岑甙、绿原酸等）的吸附时，单宁的吸附率为100%，而有效成分的吸附率＜5%，大大超过国内外已到达的水平。 胶原纤维吸附材料无毒、纯天然，在国内外具有领先和独创性，已获得国家发明专利（“胶原纤维吸附材料及其制备方法和对单宁的吸附与分离”，专利号：ZL021341737）。市场前景分析：中草药提取物和制剂中鞣质的高选择性去除，天然产物有效成分如黄酮、有机酸和生物碱等的分离纯化。与同类成果相比的优势分析：单宁的吸附率为100%，而有效成分的吸附率＜5%，大大超过国内外已到达的水平。国际先进。

"专门针对实验室对小样品的生长需求，设计小型紧凑的生长腔室、样品台，同时降低购买价格与运行成本。  紧凑的生长腔室 （内径 ~ 300 mm）：内表面积小，更容易实现超高真空，整体占地面积不到1㎡。  电子束加热的小样品台：定向加热，降低了传统灯丝热辐射加热的耗散，保证了较低的环境温度，对真空有利。同时加热速率很快。  30多个标准法兰接口：可扩展性好。  小样品托（18 *12 mm）：刚好适合10 mm左右样品，同时兼容ARPES，STM等标准样品托。"

LTCC无源集成技术是当前倍受关注的国际研究热点和技术制高点。而其中最为核心和关键的难题：研发出各种体系的高性能LTCC材料，则一直是我国在该领域科研和技术水平的短板所在。目前国内LTCC研发企业和研究所采用的高性能LTCC材料主要都依赖于进口，严重限制了我国LTCC产业的发展。本成果基于在LTCC材料和器件领域雄厚的研究基础和平台条件，研发出多款系列话的LTCC/LTCF材料，可广泛应用于各种基于LTCC技术研发和生产的无源集成器件或组件中，有利于实现无源器件/组件的片式化、小型化和集成化。

建立稀散金属铼功能材料催化氧化烯烃反应体系，实现反应选择性大于 99% ，产率大于 95% ，控制反应连续或循环可逆，并达到该类催化氧化技术的绿色工艺要求。研发了以铼离子液体既为催化剂又为溶剂的新型均相催化体系。实现了以多种铼离子液体为反应媒介，环辛烯、环己烯等烯烃为底物的高效催化烯烃环氧化工艺。将原催化体系转化为均相催化体系，降低反应条件至常温常压下进行，彻底改变了原体系回收率不高，在循环反应中选择性、催化活性变低等缺点。控制反应条件在常压进行，反应温度为 60 ℃ -80 ℃，实现了反应循环 12 次，催化效果无明显降低，并实现了选择性几乎 100% ，无副产，产率约 98% 。

准备了高效红、绿、蓝量子点和纳米材料，无机量子点材料在发光、显示、太阳能 电池、生物医学领域都有广泛的应用前景。如下图为蓝光量子点材料的图谱。 利用制备的 ZnO 纳米阵列首次得到了色纯度较高的有机复合/无机紫外 LED，实现了室温下 ZnO 纳米棒在 380nm 附近的电致发光。并利用所制备的 ZnO、TiO 量子点和纳米材料，实现在太阳能电池领域的应用，提高了有机太阳能电池的效率。