《基於石墨烯的中紅外高功率調Q光纖雷射器基礎研究》是依託電子科技大學,由韋晨擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於石墨烯的中紅外高功率調Q光纖雷射器基礎研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韋晨
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高功率中紅外波段調Q光纖雷射器在科研、軍事、生物醫療及民用等領域具有廣泛套用前景，是國內外研究的熱點。然而目前中紅外調Q光纖雷射器的輸出功率多在mW量級，脈衝能量僅為nJ或幾µJ，還處於較初級的階段。本項目擬針對功率水平提高的三個關鍵物理機制問題，對基於石墨烯的3µm高功率調Q 光纖雷射器展開系統研究。擬揭示石墨烯層數、均勻度等特性對中紅外調Q性能的影響；建立多級脈衝功率放大系統物理模型；針對高功率運轉下的關鍵熱沉積問題，建立瞬態脈衝泵浦下光纖內三維熱傳導模型，揭示熱沉積機理，探索從物理機制上減少熱沉積及去熱梯度製冷方法；結合理論最佳化實驗設計提高雷射效率及輸出功率。.本項目擬解決的高功率下光纖內的熱沉積問題及功率放大系統的效率及功率水平提高的問題等是中紅外波段實現高能脈衝的共性問題，研究結果具有良好的移植性。項目的開展將促進中紅外高功率調Q光纖雷射技術的發展。
結題摘要
中紅外高功率脈衝光纖雷射在光譜學、生物醫療、軍事、材料加工等諸多領域具有重要套用前景，鑒於上述領域對高性能中紅外高功率脈衝光纖雷射源的迫切需求，在本項目的資助下，我們圍繞中紅外高功率脈衝光纖雷射，開展了以石墨烯為代表的二維材料-過渡金屬硫化物等的中紅外波段可飽和吸收特性研究，較為領先地從實驗上證實了過渡金屬硫化物WS2、碳納米管CNT在3微米中紅外波段的非線性吸收特性，並套用於中紅外光纖雷射器中實現穩定調Q及鎖模脈衝輸出。同時，我們開展了基於Fe2+:ZnSe晶體的高功率可調諧被動調Q中紅外光纖雷射關鍵技術的研究，在90 nm的中紅外波段範圍內實現了高功率高能量的調Q脈衝光纖雷射輸出，最大輸出功率和脈衝能量分別為5.16 W和27.7 μJ，據我們所知這是3 μm波段被動調Q脈衝光纖雷射器的國際最高功率水平。此外，我們在實驗上實現了中紅外脈衝雷射光纖放大器、中紅外增益調製脈衝光纖雷射、中紅外多波段連續調諧鎖模脈衝光纖雷射等，並取得了一系列國際國內較為領先的成果。本項目不僅深化了對中紅外脈衝光纖雷射器和放大器的認識，還促進了高功率高脈衝能量中紅外波段脈衝雷射的多種潛在套用。基於上述研究成果，課題組發表國際學術論文13篇（SCI收錄11篇，其中中科院SCI期刊分區一區論文2篇，二區論文6篇），項目負責人第一及通訊作者論文8篇，申請國家發明專利13項，其中已授權3項。
