《基於寬光譜稀土離子摻雜氟化物混晶的超快雷射器研究》是依託山東師範大學，由劉傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於寬光譜稀土離子摻雜氟化物混晶的超快雷射器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉傑
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著LD泵浦超快雷射技術的發展, 具有寬光譜特性的稀土離子摻雜氟化物混晶受到人們的關注。在1μm波段, 通過Nd3+離子共摻Y3+調控Nd3+的局域配位結構，可實現Nd3+光譜的非均勻加寬, 獲得低閾值、高效飛秒雷射輸出; 在3μm波段, 摻入濃度約10at.%Er3+離子即可實現雷射輸出, 較低的摻雜濃度和低聲子能量的獨特優勢使之成為極具競爭潛力的中紅外雷射晶體。本項目擬在對Nd,Y:CaF2-SrF2、Er:CaF2-SrF2混晶的物理與光譜特性進行全面表征的基礎上,首次從理論和實驗上研究LD泵浦Nd,Y:CaF2-SrF2晶體在1μm波段、Er:CaF2-SrF2晶體在3μm 波段的被動鎖模超快雷射特性。重點探索以碳基飽和吸收體為調製元件的超快雷射穩定運轉條件, 揭示3μm 波段的鎖模雷射機理, 實現寬調諧、高功率超快雷射輸出。相關研究結果對發展小型飛秒雷射器件具有重要的科學意義。
結題摘要
隨著LD泵浦超快雷射技術的發展，在幾十飛秒到亞皮秒超快時域中，實現LD直接泵浦的效率高、低成本小型全固態超快雷射，有重要的套用價值。本項目分別針對Nd3+摻雜、Er3+摻雜的新型氟化物晶體，從理論和實驗兩方面，重點開展了LD泵浦1μm波段、2.8μm波段的短脈衝和超短脈衝雷射特性研究。在1μm波段，我們在Nd3+：CaF2/SrF2晶體中摻入晶格調劑離子，打破了“團簇”效應，有效展寬了晶體的光譜範圍, 獲得了LD泵浦低閾值高效率的百飛秒量級超快雷射輸出；在2.8μm波段，我們巧妙的利用Er3+摻雜CaF2-SrF2 晶體的“團簇”效應，在Er3+離子極低摻雜濃度（3at.%）下，克服了2.8μm雷射振盪自終止效應，實現了LD泵浦Er: CaF2-SrF2晶體的1.41 W連續雷射輸出，斜效率達39.2%。同時結合目前新型中紅外波段可飽和吸收體，開展了一系列LD直接泵浦Er摻雜CaF2-SrF2晶體的調Q、鎖模雷射特性研究，實現了2.8μm波段的短脈衝和超短脈衝雷射穩定運轉。分別搭建了兩個波段超快雷射實驗系統，最佳化了諧振腔參數，完成了項目的預期目標。研究表明，具有寬光譜特性的稀土離子摻雜氟化物晶體在全固態超快雷射器件中有重要的發展前景。一代材料，一代器件，本項目的成功實施對此類雷射晶體的最佳化生長、對新型中紅外可飽和吸收體的製作研究也提供了重要的參考依據，相關研究結果對發展小型超快雷射器件具有重要的科學意義。鑒於相關理論和實驗研究，本課題還對其它幾種稀土離子摻雜（Yb3+、Tm3+）氟化物雷射晶體的超短脈衝雷射特性進行了研究，取得了一些創新性成果。在本項目的資助下，在Opt. Lett.、Opt. Express、Laser Phys. Lett.、Opt. Mater. Express 等SCI 期刊上發表論文30餘篇，培養碩士研究生6名、博士研究生2名。
