快重離子輻照雷射晶體光波導的製備和波導雷射產生

《快重離子輻照雷射晶體光波導的製備和波導雷射產生》是依託山東大學,由陳峰擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

  • 中文名:快重離子輻照雷射晶體光波導的製備和波導雷射產生
  • 項目類別:聯合基金項目
  • 項目負責人:陳峰
  • 依託單位:山東大學
中文摘要,結題摘要,

中文摘要

光波導是集成光子學的基本元件。快重離子輻照是製備晶體材料光波導的重要方法。與體材料雷射相比,基於波導結構的波導雷射具有低閾值、高效率、體積小的優點,並且可以作為微雷射光源集成於光子學晶片中,實現多種功能的套用。本項目研究快重離子輻照雷射晶體光波導的製備和波導雷射產生。利用蘭州重離子加速器產生的快重離子輻照雷射晶體,研究輻照離子對晶格結構的改性以及對輻照區折射率、螢光性能的調製效應,得出輻照結構損傷與折射率變化、螢光改性之間的關係,探索內在的物理機制。依靠輻照引起的有效折射率改變,製備基於多種模式的雷射晶體光波導結構;通過輻照損傷分布調製波導區的螢光性能,在此基礎上,實現高效率、低閾值的晶體波導雷射輸出。本項目的研究結果將對快重離子與晶體材料相互作用的基礎研究提供重要的理論參考和實驗依據,同時,製備的晶體波導雷射元件可作為新型的微集成光源,在現代光子學、光通訊等領域有重要的套用前景。

結題摘要

光波導是集成光子學的基本元件。快重離子輻照是製備晶體材料光波導的重要方法。與體材料雷射相比,基於波導結構的波導雷射具有低閾值、高效率、體積小的優點,並且可以作為微雷射光源集成於光子學晶片中,實現多種功能的套用。本項目研究了快重離子輻照雷射晶體光波導的製備和波導雷射產生。我們利用蘭州重離子加速器、德國德勒斯登-羅森道夫亥姆霍茲中心的串列加速器等產生的快重離子束,輻照Nd:YAG、Yb:YAG等多種雷射晶體,系統研究輻照離子對晶格結構的改性以及對輻照區折射率、螢光性能的調製效應,得出了輻照結構損傷與折射率變化、螢光改性之間的關係,得出在快重離子輻照下,電子能損是改變雷射晶體折射率的主要原因。依靠輻照引起的有效折射率改變,製備基於多種模式的雷射晶體光波導結構;與其它微加工方法(如飛秒雷射燒蝕、精密金剛石刀切割、金屬板掩膜等)相結合,製備出多種類型的脊型、條形光波導結構;通過調製輻照損傷分布最佳化波導區的螢光性能,並得出波導形成的物理機理等信息;在此基礎上,通過端面泵浦技術,實現高效率、低閾值的晶體連續波導雷射輸出,最大輸出功率為近400毫瓦;以石墨烯、拓撲絕緣體等二維材料作為飽和吸收體,實現了重複頻率為幾MHz的調Q脈衝波導雷射輸出。相關技術指標居於國際同類研究的領先水平。本項目的研究結果將對快重離子與晶體材料相互作用的基礎研究提供重要的理論參考和實驗依據,同時,製備的晶體波導雷射元件可作為新型的微集成光源,在現代光子學、光通訊等領域有重要的套用前景。

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