《釹摻雜氧化鑥單晶生長及其人眼安全波段雷射特性研究》是依託山東大學，由於浩海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：釹摻雜氧化鑥單晶生長及其人眼安全波段雷射特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：於浩海
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
1.5 微米附近雷射屬於人眼安全波段，是大氣傳輸視窗，在雷射測距、雷射雷達、雷射遙感、光通信等領域，有著廣泛的套用前景。目前其實現方式主要為Er玻璃或Nd:YAG直接輸出、OPO和受激拉曼散射等三種手段，其輸出功率較低、雷射裝置複雜，限制了該波段雷射的套用。.針對人眼安全波段雷射研究現狀，本項目擬對具有潛在套用價值的釹摻雜氧化鑥晶體進行探索。該晶體既具有高熔點、高熱導率和低聲子能量等優勢，更對1.3微米波段具有強烈的吸收，不用特殊抑制即可獲得4F3/2-4I13/2躍遷1.49微米人眼安全波段雷射。但受限於其高的熔點，目前國際上對於該類晶體的研究尚處於初始階段。.本項目擬採用合適的光學浮區法進行晶體生長，包括了晶體生長、晶體物理性能以及大功率連續和脈衝人眼安全波段雷射的最佳化輸出等方面的內容，著眼於稀土氧化物晶體的基礎研究，將晶體生長、晶體物理以及雷射器最佳化設計相結合，為其實用化奠定基礎。
結題摘要
本項目針對人眼安全波段雷射的研究現狀，以具有潛在套用價值的釹摻雜氧化鑥晶體為研究核心，探索了釹摻雜氧化鑥晶體生長、物理特性和雷射性能等，完成了對摻釹氧化鑥晶體的全面評價並實現了其雷射特別是人眼安全波段雷射的有效輸出和在渦旋光束中的套用；進一步推廣到其他高熔點氧化物晶體（包括銩摻雜氧化鑥晶體、釹摻雜釔鎵石榴石、釹摻雜低對稱性釩酸鑭晶體等），實現了其在全固態雷射中套用；以脈衝人眼安全雷射為基礎，發展了拓撲絕緣體、MoS2、VO2等二維脈衝調製器件，實現了包括人眼安全波段在內的寬波段脈衝調節和脈衝雷射輸出。具體來說：（1）找到了光學浮區法和提拉法生長高熔點釹摻雜氧化鑥晶體、銩摻雜氧化鑥晶體、釹摻雜釔鎵石榴石晶體、釹摻雜低對稱釩酸鑭晶體等的最佳化生長工藝，穩定獲得了高質量、大尺寸晶體；（2）實現了上述晶體熱學性質、光譜特性等雷射套用相關性能的測量，並在此基礎上結合理論計算，實現了其綜合評估，為後續雷射套用提供實驗和理論基礎；（3）通過最佳化設計，在釹摻雜氧化鑥、釹摻雜釔鎵石榴石以及釹摻雜釩酸鑭晶體中實現國際最高雷射特別是人眼安全雷射的連續輸出；（4）以V:YAG和Cr:YAG作為脈衝調製器件，實現了其1.06µm和1.4 µm人眼安全脈衝雷射的穩定輸出，並以其全固態雷射為基礎，發展了拓撲絕緣體、MoS2、VO2等二維脈衝調製器件，實現了包括人眼安全波段雷射在內的1.06到2.1 µm脈衝雷射調製，相關研究成果被Nature Photonics選為Research Highlights重點報導；（5）實現了釹摻雜氧化鑥晶體的多波長渦旋光束，驗證了多波長渦旋雷射產生過程中的角動量並存特性，並實現了脈衝渦旋雷射的直接產生，相關研究成果受到《Physics Today》雜誌的重點評論報導，認為“實現了一種可控、直接產生的新方法”。發表包括Adv. Mater.（1篇）、Adv. Opt. Mater.（1篇）、Laser& Photon. Rev.（2篇）、Sci. Rep. （2篇）、Appl. Phys. Lett.（3篇）、Opt. Lett.（2篇）等在內的 SCI論文15篇，授權發明專利1項，申請發明專利3項，相關成果被評為“2013中國光學重要成果”，培養博士研究生3名(畢業1名)，碩士研究生3名（畢業1名）。 綜上所述，圓滿完成項目預定目標！
