固體拉曼雷射器溫度調諧特性及線寬壓縮特性研究

《固體拉曼雷射器溫度調諧特性及線寬壓縮特性研究》是依託山東大學，由劉兆軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：固體拉曼雷射器溫度調諧特性及線寬壓縮特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉兆軍
• 依託單位：山東大學

中文摘要

拉曼雷射器是實現雷射頻率變換的有效途徑，與氣體、液體拉曼雷射器相比，固體拉曼雷射器以其結構緊湊、效率高、穩定性好等優點，受到越來越廣泛的關注。目前研究的固體拉曼雷射器是不可調諧的，鑒於此，我們首次提出溫度調諧型固體拉曼雷射器，並對有關重要內容進行研究。測定不同溫度下晶體自發拉曼散射譜，研究拉曼頻移、增益、線寬等隨溫度的變化；精確控制晶體溫度，研究拉曼雷射器的調諧範圍及精度；研究晶體的熱效應，分析腔內光束分布，進行腔型設計及雷射器的理論最佳化工作；研究拉曼雷射器的譜線線寬隨溫度、泵浦功率等的變化，通過腔內標準具或構建行波腔的方式進行線寬壓縮研究；進行拉曼雷射器的倍頻研究，以獲得溫度調諧黃橙波段雷射。這項課題對鈉導星雷射、人眼安全雷射、醫療、生物等領域有重要套用價值。該研究思路的提出是創新性的，目前國內外尚未見報導，是一項極有可能取得新突破的研究內容。因此本項目無疑具有重要的學術意義和實用價值

結題摘要

拉曼雷射器是實現雷射頻率變換的有效途徑，與氣體、液體拉曼雷射器相比，固體拉曼雷射器以其結構緊湊、效率高、穩定性好等優點，受到越來越廣泛的關注。本項目中，我們首次提出溫度調諧型固體拉曼雷射器，並在項目實施期間按計畫完成了諸項研究內容，取得了重要的研究進展和成果，具體包括：晶體的拉曼頻移隨晶體溫度的變化關係、c切Nd:YVO4/YVO4拉曼雷射器的溫度調諧性能、Nd:YAG/YVO4拉曼雷射器的溫度調諧性能、Nd:GAGG/BaWO4拉曼雷射器的溫度調諧性能、四能級雷射系統泵浦的晶體拉曼雷射器的理論模擬、腔內插入標準具實現的BaWO4拉曼雷射器的線寬壓縮、Littman光柵選縱模架構實現的BaWO4拉曼雷射器的線寬壓縮、c切Nd:YVO4自拉曼雷射器的倍頻、Nd:GGG/BaWO4拉曼雷射器的倍頻（寬線寬和窄線寬兩種情況）等。在完成上述研究計畫的同時，加入了幾項新的研究內容：雙波長輸出的拉曼雷射器研究、新的拉曼雷射譜線的獲得方案研究、固體拉曼雷射泵浦的光參量振盪器運轉特性研究、高性能光參量振盪器研究、石墨烯在特殊波長調Q雷射器中的套用研究等，也都取得了重要的研究成果。三年的項目實施期間，共發表論文21篇，遠超過預定目標（4篇以上），且其中不乏在Optics Letters、Optics Express、IEEE J. Quantum Electronics等刊物上發表的高水平論文；培養博士研究生4名（其中2名已畢業）、碩士研究生2名；進行國際學術交流互訪六人次。通過青年科學基金的執行，我們在晶體拉曼雷射器的溫度調諧、線寬壓縮方面取得了重要進展，觀察到了晶體拉曼雷射器中的線寬壓縮現象，並獲得了線寬為2.4 GHz的589.159 nm鈉黃光輸出，驗證了項目思路的可行性，也積累了豐富的研究經驗及部分必需器材，為後續更深入的研究打下了良好的基礎。因而從實際套用的角度考慮，該項目的實施及已獲得的成果讓我們相信，基於晶體拉曼雷射技術最終能夠實現“鈉導星雷射”，這是在立項之初我們提出的該項目的最重要的套用方向。綜上所述，我們很好地完成了課題預定研究計畫，取得了多項研究成果，為後續研究和實際套用打下了很好的基礎。