《基於複合材料的IG模式可控被動調Q微片雷射器研究》是依託廈門大學，由董俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於複合材料的IG模式可控被動調Q微片雷射器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董俊
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Ince-Gaussian（IG）雷射在生物分子操控、光學漩渦陣列、材料結構微觀分析與重組等方面有非常廣闊的套用潛力。本項目擬通過開展基於摻Nd3+離子晶體與Cr4+:YAG晶體的複合晶體的理論設計、製備及性能研究，獲得實現高光學轉換效率、高峰值功率、IG 模式可控微片雷射器所需的複合雷射晶體的摻雜濃度、晶片厚度等關鍵參數。系統研究雷射二極體泵浦光的光斑形狀、大小、入射角度與光強對複合雷射晶體被動調Q微片雷射器直接產生IG模式可控雷射輸出的影響，解決複合晶體微片雷射器直接產生IG模式可控雷射輸出的關鍵問題。結合複合雷射晶體中Nd3+離子和Cr4+離子摻雜濃度、厚度配比與IG模式雷射輸出之間的內在聯繫，利用傍軸波動光學方程，從理論上揭示被動調Q微片雷射器直接產生IG模式雷射輸出的物理機制。為今後推動基於複合材料的高光學轉換效率、高峰值功率、IG模式可控微片雷射器的發展提供理論依據和實驗數據。
結題摘要
Ince-Gaussian（IG）模式高峰值功率脈衝雷射在生物分子操控、光學漩渦陣列、材料結構微觀分析與重組等方面有非常廣闊的套用潛力。資助項目系統地研究了雷射二極體傾斜泵浦光參數對Nd:YAG/Cr4+:YAG、Nd:YVO4/Cr4+:YAG等被動調Q微片雷射器直接產生LG、IG和HG模式可調控雷射輸出的影響，闡明了傾斜泵浦打破被動調Q微片雷射器增益分布對稱性從而實現IG模式雷射輸出機理。在傾斜泵浦的Cr,Nd:YAG自調Q微片雷射器中獲得了平均輸出功率高達2 W的高階IG模式雷射輸出，而且光學轉換效率高達30%。在Nd:YVO4/Cr4+:YAG被動調Q微片雷射器中通過調節泵浦光焦點在Nd:YVO4晶體中的位置實現了LG、IG和HG模式雷射的輸出。而且通過調整泵浦光斑的大小和在晶體中的位置實現了高階HG模式雷射的可調控輸出。獲得了線偏振泵浦光對Nd:YVO4/Cr4+:YAG被動調Q微片雷射器實現IG模式取向和模式同時調控的方法。創新性地採用偏心高斯泵浦光作為泵浦源，在Cr4+:YAG被動調Q的微片雷射器中獲得的高光學轉換效率LG、IG和HG模式可調控脈衝雷射輸出，闡明了準直聚焦透鏡偏移量對偏心高斯光束的光斑形狀和傾斜角度的影響。獲得了在偏心高斯光束泵浦的Nd:YAG/Cr4+:YAG被動調Q微片雷射器中實現了LG、IG和HG模式雷射的高光學轉換效率雷射輸出所對應的準直聚焦透鏡的偏移距離，對於研製模式可調控高峰值功率被動調Q微片雷射器起到了極大的促進作用。利用空心光聚焦透鏡實現的緊聚焦環形光作為泵浦光，在Nd:YAG連續微片雷射器中實現了徑向與角向偏振可轉換的高光束質量渦旋雷射輸出，而且在Cr,Nd:YAG自調Q微片雷射器中實現了螺旋相位恆定的渦旋脈衝雷射輸出，極大地拓寬了集成化微片雷射器的套用領域。利用Yb:YAG晶體較寬的發射光譜和YVO4晶體的受激拉曼散射特性構建了Yb:YAG/YVO4拉曼微片雷射器，實現了輸出功率為1.16 W、光學轉換效率為18.4%、攜帶光頻梳的渦旋陣列雷射輸出。通過該項目的研究，共發表學術論文27篇，其中SCI收錄19篇，EI收錄5篇。出版學術專著1部。申請國家發明專利6項。參加學術會議13人次。培養博士研究生7人，其中已畢業3人；培養碩士研究生12人，其中已畢業9名。研究生獲得國家獎學金3人次，獲得福建省優秀碩士論文1篇。
