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张兆伟

作者: 时间:2017-03-08 点击数:

姓 名:张兆伟

职称:教授(“青年千人”计划入选者)

专业方向:激光技术系

个人简介:

中红外激光研究团队负责人

专业方向:激光技术系

联系方式:

邮件: zhangzhaowei@hust.edu.cn

电话: 13517265721

办公室:华中科技大学南7楼

研究团队网站:www.midinfrared.net

研究领域:中红外激光

研究领域概述:

中红外电磁谱段是分子的光谱学指纹区,对应的波长为2.5-20微米。当前,国际上公认中红外光电子学是前沿学科领域和极重要的战略性新兴产业,有广泛的应用前景,包括科学研究(如极精密光谱学、分子物理、分析化学、分子生物学),医学应用(疾病诊断、无创手术),环境检测(大气污染成分检测),工业应用(食品营养成份检测、食品安全、工业过程控制),制造业应用(如聚合物材料处理),以及国防与安全应用(如危险品、爆炸物远程检测)。

目前常用的中红外光源在空间相干性、或波长调节范围、或体积上具有局限性,其性能满足不了科研与应用的需要。因此,新型中红外激光光源的开发是中红外光电子学研究的关键内容。光学与电子信息学院中红外激光研究团队将致力于研究(i)新型中红外激光频率梳光源及光谱学,(ii)新一代固体中红外激光器。中红外激光研究团队将面向科学研究,医学应用,环境检测,工业应用,制造业应用,以及国防与安全应用开发新型的中红外激光频率梳光源以及固体中红外激光器。在研究推进的过程中,积极推动并实现中红外激光器的产业化。

中红外光电子学的发展还很不成熟。中红外激光研究团队还将积极与光信学院以及其他学院或兄弟院校的研究组合作,共同推动中红外光电子学其他领域的研究工作,如中红外材料、器件、以及中红外激光在生物、医学、化学、制造业以及国防领域的应用。致力于推动在中国建立完整的中红外激光技术产业链。

研究方向:

1.中红外激光器

2.中红外激光频率梳与光谱检测应用

3.新型固体激光器

4.激光在环境检测、医疗及制造业等领域的应用。

个人简介:

教育经历:

1994/9-1998/6 华中理工大学光电子工程系, 学士

1998/9-2001/3 上海交通大学物理系,硕士

2003/10-2007/2 英国南安普顿大学光电子研究中心,博士。

工作经历:

2001/4-2003/9 中兴通讯技术中心,光通信工程师

2007/3-2010/2 英国南安普顿大学光电子研究中心固体激光器研究组,博士后

2010/2-2015/8英国赫瑞-瓦特大学超快光学研究组,博士后

2015年9月回国,加入华中科技大学光学与电子信息学院激光技术系,任教授,组建中红外激光研究团队。

2017年 入选 中组部第十三批青年千人计划

主要学术经历与学术成果简介:

自2003年10月至2007年2月,在英国南安普顿大学(University of Southampton, Southampton)光电子研究中心(为排名欧洲第一、世界前五的光学研究机构,享有极高的国际声誉)攻读博士学位;导师为David J. Richardson 教授(英国皇家工程院院士)和Morten Ibsen博士。自2007年3月至2015年8月,先后在英国南安普顿大学和赫瑞-瓦特大学(Heriot-Watt University, Edinburgh)工作,在大功率单频光纤激光器、中红外激光频率梳、频率梳光谱学等多个研究领域均做出了突出的贡献。已发表70余篇学术论文;其中25篇为期刊;在Optics Letters(为国际光学领域权威学术期刊)以第一作者共发表7篇论文;在国际会议中作报告20余次;特邀报告5次(其中包括在激光领域最重要的国际会议CLEO和CLEO Europe);以第一作者发表Postdeadline Paper 3次。

自2007年3月至2010年2月,在南安普顿大学光电子研究中心做博士后研究工作。合作教授Andy Clarkson教授在激光研究领域有重要影响力,曾于2013年担任领域顶尖会议CLEO Europe会议主席(General Chair)。研究方向为单频光纤激光器,主要创新成果如下:(i)实现了近1瓦输出功率的2微米分布反馈/分布式布拉格反射镜单频光纤激光器,在世界上首次实现了瓦级输出功率的单频光纤激光器;(ii)实现了输出功率达100瓦的2微米、单频、光纤激光/放大器系统,该工作是第一个输出功率超过100瓦的2微米全光纤激光/放大器系统,是该型激光器功率扩展的重要里程碑;(iii)合作单位使用该2微米激光器系统,首次实现了基于OP-GaAs的连续波差频产生器在8微米中红外波长的毫瓦级输出。该系统在气体检测领域有广泛的应用前景。

自2010年2月至2015年8月,在英国赫瑞-瓦特大学的超快光学研究组做博士后研究工作。合作教授Derryck T. Reid教授是基于光参量振荡器的激光频率梳的发明人。研究方向为中红外激光频率梳及光谱学应用,主要创新成果如下:(i)设计并实现了一个新颖的光参量振荡器。其独特性在于能够同时发出两个重复频率略有差别的中红外脉冲序列,这是实现中红外异步激光频率梳光谱测量的关键步骤。该工作得到诺贝尔奖得主Theodor W. Hänsch的重点引用评价,认为该设计为实现双频率梳光谱学提供了一个‘引人入胜的解决方案’。(ii)基于以上能够同时发出两个重复频率略有差别的中红外脉冲序列的光参量振荡器,并与英国国家物理实验室(National Physical Laboratory)合作,首次实现了基于中红外光参量振荡器的双梳光谱测量,在10毫秒测量时间内获得了5 GHz的光谱分辨率。该方案的独特优点是能够在极短的测量时间内获得超高的光谱分辨率。这项工作成为2014年CLEO(激光领域的顶尖学术会议)特邀报告的内容。(iii)使用一种新型的非线性晶体,实现了第一个中心波长大于6微米的宽带中红外光参量振荡器。该工作是将宽带光参量振荡器的输出推广到长波中红外波段的一个重要进展。相关论文在2013年美国光学学会中红外相干光源会议上成为截稿日期之后接收的论文。 (iv)实现了第一个基于中红外光参量振荡器的远程分子检测。该研究由英国国防科技实验室(Defence Science & Technology Lab)资助。该技术除国防应用(如爆炸物检测)外,还可用于实现对工业污染,易燃物以及危险品的远程检测。这项工作是2015年CLEO Europe(激光领域的另一个顶尖学术会议)特邀报告的内容。该研究成果得到英国广播公司电视台(为英国国家电视台)的采访报道,并在其新闻频道播放。

代表性论文:

[10] Z. Zhang, K. Balskus, R. A. McCracken and D. T Reid, "Mode-resolved 10-GHz frequency comb from a femtosecond optical parametric oscillator," Optics Letters 40, 2692-2695 (2015)

[9] Z. Zhang, R. J. Clewes, C. R. Howle and D. T. Reid, ‘Active FTIR-based stand-off spectroscopy using a femtosecond optical parametric oscillator’, Optics Letters 39, 6005-6008 (2014)

[8] Z. Zhang, D. T. Reid S. C. Kumar, M. Ebrahim-Zadeh, P. G. Schunemann, K. T. Zawilski, and C. R. Howle, ‘Femtosecond-laser pumped CdSiP2optical parametric oscillator producing 100 MHz pulses centered at 6.2 μm’, Optics Letters 38, 5110-5113 (2013)

[7] Z. Zhang, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘Mid-infrared dual-comb spectroscopy with a synchronously-pumped optical parametric oscillator’, Optics Letters 38, 3148-3150 (2013)

[6] Z. Zhang, X. Fang, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘High-power, fully stabilized, asynchronous dual frequency combs for spectroscopy’, Optics Letters 38, 2077-2079 (2013)

[5] Z. Zhang, C. Gu,J. Sun, C. Wang, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘Asynchronous mid-infrared ultrafast optical parametric oscillator for dual-comb spectroscopy’, Optics Letters 37, 187-189 (2012)

[4] Z. Zhang, J. Sun, T. Gardiner, and D. T. Reid, ‘Broadband conversion in an Yb:KYW-pumped ultrafast optical parametric oscillator with a long nonlinear crystal’, Optics Express 19, 17127-17132 (2011)

[3] Z. Zhang, A. J. Boyland, J. K. Sahu, W. A. Clarkson, M. Ibsen, ‘High-power single-frequency thulium-doped fiber DBR laser at 1943 nm’, IEEE Photonics Technology Letters 23, 417-419 (2011)

[2] L. Pearson, J. W. Kim, Z. Zhang, M. Ibsen, J. K. Sahu, W. A. Clarkson, ‘High-power linearly-polarized single-frequency thulium-doped fiber master-oscillator power-amplifier’, Optics Express 18, 1607-1612 (2010)

[1] Z. Zhang, D. Y. Shen, A. J. Boyland, J. K. Sahu, W. A. Clarkson and M. Ibsen, ‘High power Tm-doped fiber distributed-feedback laser at 1943 nm’, Optics Letters 33, 2059-2061 (2008)

国际会议与研讨会特邀报告:

[5] Z. Zhang, L. Maidment, S. Lee, R. J. Clewes, C. R. Howle, and D. T. Reid, ‘Active standoff detection in the mid-infrared using broadband femtosecond optical parametric oscillators’, CLEO/Europe EQEC 2015 Munich, Germany, 21-25 June 2015 CN 2.1. (Invited)

[4] Z. Zhang, R. J. Clewes, C. R. Howle, and D. T. Reid, ‘Standoff chemical sensing using a broadband mid-infrared source’, SU2P Energy and Environment workshop: Photonic Sensing the Environment, Glasgow UK, 1 Oct 2014 (Invited)

[3] Z. Zhang, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘Asynchronous mid-infrared optical parametric oscillator frequency combs and applications in spectroscopy’, CLEO San Jose, USA, 8-13 June 2014, SM2I.3 (Invited)

[2] Z. Zhang, T. I. Ferreiro, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘Optical parametric oscillator frequency combs for high-resolution metrology and spectroscopy’, PIERS 2013, Stockholm, Sweden, 12-15 August 2013, Session 1A3 (Focus-Session SC3), Paper 7 (Invited)

[1] Z. Zhang, X. Fang, T. Gardiner and D. T. Reid, ‘Asynchronous mid-infrared frequency combs and spectroscopy’, US-UK workshop in Mid-Infrared to Terahertz Technology and Application, Edinburgh UK, 18-19 Feb 2013 (Invited)

国际会议Postdeadline论文:

[3] Z. Zhang, K. Balskus, R. A. McCracken and D. T Reid,‘Mode-resolved 10-GHz frequency comb from a femtosecond optical parametric oscillator’, CLEO/Europe EQEC 2015 Munich, Germany, 21-25 June 2015 PD-A.6. (Post-deadline paper)

[2] Z. Zhang, D. T. Reid S. C. Kumar, M. Ebrahim-Zadeh, P. G. Schunemann, K. T. Zawilski, and C. R. Howle,‘Femtosecond CdSiP2optical parametric oscillatorproducing 100 MHz pulses centered at 6.2 μm’, Mid-Infrared Coherent Sources 2013, Paris, France, 27 October-1 November 2013, JTH5A.10.(Post-deadline paper)

[1] Z. Zhang, T. Gardiner and D. T. Reid,‘Mid-infrared dual-comb spectroscopy with a synchronously-pumped optical parametric oscillator’, Ultrafast Optics IX 2013, Davos, Switzerland, 4-8 March 2013, PD2. (Post-deadline paper)

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