该版面旨在为读者们带来由各个领域内院士们主持编辑的特刊，汇聚前沿学术研究，传递更多领域的最新发现与综述探讨。希望能为年轻学者提供学术交流平台及最新的科研成果。

特刊信息

本期将为大家带来由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王立军院士，携手梁磊副研究员、陈泳屹研究员、雷宇鑫副研究员，共同担任客座编辑出版的特刊“激光与硅光子学：技术、制备与应用”。 

本特刊于2023年6月30日截止投稿，共收录8篇高质量学术论文，累计被引用63次，浏览26,047次。

Laser and Silicon Photonics: Technology, Preparation and Application

激光与硅光子学：技术、制备与应用

了解特刊详情：https://www.mdpi.com/si/119722

客编寄语

激光技术的发展将人类社会推进到光子时代，硅光子技术已成为未来的发展趋势。本期特刊旨在广泛报道先进的激光技术、硅光子学技术及其交叉集成，并通过创新的芯片设计、制备工艺或方法提高器件性能，有望应用于物联网、激光通信等方向。

王立军院士

王立军，吉林省舒兰市人，中共党员，博士研究生导师。国家自然科学基金委员会第十届、第十一届信息科学部专家评审组评审专家、中国宇航学会光电技术委员会第二届常务委员会常委、国家科学技术奖专家评审组评审专家、全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会委员、中国集成光学与纤维光学专业委员会委员、激光产品世界杂志、激光与光电子学进展等杂志编委。

王立军研究员长期从事激光技术等领域的基础及应用研究工作。他带领其研究团队，突破了前人旧框架，从理论上阐明了瓦级大功率垂直腔面发射激光器运作的可行性。提出了多增益区等新结构和设计理念，攻克了芯片制作、器件封装等系列关键技术，于2004年在国际上首次研制出瓦级连续输出单管垂直腔面发射激光器。随后又提出了张应变宽带隙势垒背面衬底发射的新结构和设计思想，于2011年研制出92瓦脉冲单管激光器,被美国2个杂志评价为：“单管垂直腔面发射激光器取得92瓦输出功率记录”。提出并实现了高功率激光面阵与其衬底材料制成的微透镜面阵单片集成，使激光光束质量获得成倍改善。上述开创性工作为该领域研究奠定了基础。

精选文章

1. Numerical Analysis of a Dual-Wavelength-Clad-Pumped 3.5 μm Erbium-Doped Fluoride Fiber Laser

双波长包层泵浦3.5微米掺铒氟化物光纤激光器的数值分析

https://doi.org/10.3390/app12157666

文章概览

3.5微米掺铒氟化光纤的稳定性和效率受到1976纳米纤芯泵浦设置的严重限制。为了获得更高的电光效率和鲁棒性，该论文提出了一种双波长包层泵浦方案，并建立了仿真模型。本文对传统的双波长泵浦装置和文中的新方案都进行了参数优化。结果显示了使用激光二极管作为泵浦源来产生3.5微米激光的可能性，本文还对其特性进行了分析。

荐读理由

● 本文提出了一种新的3.5微米掺铒氟化物光纤激光器的双波长包层泵浦 (DWCP) 方案。

● 本文提出的方案电光效率优于传统的双波长泵浦 (DWP) 方案，斜率效率降低，激光阈值增加。

● 双波长包层泵浦 (DWCP) 方案相比于传统的双波长泵浦 (DWP) 方案，更适合于更长的光纤长度、更大的光纤芯径、更大的输出耦合器(OC) 反射率以及更高的掺铒浓度。这项工作为使用激光二极管泵浦3.5微米光纤激光器提供了理论基础。

2. Ultra-Compact Digital Metasurface Polarization Beam Splitter via Physics-Constrained Inverse Design

基于物理约束逆向设计的超紧凑型数字超表面偏振分束器

https://doi.org/10.3390/app121910064

文章概览

利用基于理论先验的逆向设计，本文提出了一种超紧凑的集成偏振分束器，由标准的硅基绝缘体 (SOI) 基底和一个可调的空气中硅柱二维码超表面组成，面积为5 × 2.7平方微米。通过调节附加层中二维码的形态来调制波导的有效折射率，从而实现有效的偏振光束分离。仿真结果表明，在覆盖C波段的80 nm带宽范围内，该设计具有低插入损耗 (<0.87 dB) 和高消光比 (>10.76 dB) 的高性能。该器件可承受高达±20 nm的制造误差，并且对加工缺陷 (如邻近效应) 具有鲁棒性，适用于超紧凑型芯片上光互连。 

荐读理由

● 本文展示了一种基于物理约束的DBS算法，在标准硅基绝缘体基底上利用超表面层形成超紧凑型偏振分束器。

● 模拟显示，在1550纳米处，TE模式和TM模式的插入损耗分别为0.706分贝和0.809分贝，TE输出端口和TM输出端口的消光比分别为12.59分贝和10.76分贝。在1510纳米至1590纳米的大波长范围内 (覆盖C波段)，低插入损耗 (TE模式小于0.731分贝，TM模式小于0.873分贝) 表明该器件在宽带输入下具有高性能。

● 研究表明，该器件对制造误差具有很好的容忍度。该新型器件未来有望能作为高度功能性的纳米光子元件，用于高密度集成的PDM系统。

3. Recent Progress in On-Chip Erbium-Based Light Sources

片上铒基光源的最新进展

https://doi.org/10.3390/app122211712

文章概览

近年来，硅光子学在光通信领域取得了巨大的成功。越来越多的片上光电器件在硅光子学平台上实现并商业化，如硅基调制器、滤波器和检测器。然而，由于硅是一种间接带隙材料，片上光源仍然无法实现。为了解决这一问题，人们考虑使用被广泛应用于光纤放大器中的稀土元素铒 (Er)。本文综述了片上铒基光源的最新研究进展，并对不同主材料的优缺点进行了比较和分析。最后，讨论了片上铒光源存在的挑战和发展方向。

荐读理由

● 本文综述了基于不同主体材料的芯片级铒基光源的最新进展。

● 作为芯片级光源的有效解决方案，基于铒的光源具有与CMOS兼容、易于集成和成本较低的优势。因此，基于铒的芯片级光源的应用前景更为广阔。

● 随着各国研究人员的不断努力，这些基于铒的主体材料在大规模集成芯片光源的应用中展现出巨大的潜力，未来可以在硅光子平台上得到广泛应用。

Applied Sciences 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/applsci

主编： Giulio Nicola Cerullo, Politecnico di Milano, Italy

期刊主题涵盖应用物理学、应用化学、工程、环境和地球科学以及应用生物学的各个方面。

2023 Impact Factor：2.5

2023 CiteScore：5.3

Time to First Decision：17.8 Days

Acceptance to Publication：2.7 Days