2微米波段固體雷射器的被動鎖模機理研究

《2微米波段固體雷射器的被動鎖模機理研究》是依託浙江大學，由孔劍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：2微米波段固體雷射器的被動鎖模機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：孔劍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

超短雷射脈衝的產生及在物理、化學和生物等方面的套用一直是光學前沿研究的熱點。而兩微米波段超短脈衝雷射因其對人眼的安全性且處於水的吸收峰附近，在生物研究，環境遙感，雷射測距，光電對抗等領域具有廣闊的套用前景。但是,由於工作在2微米波段的雷射器研究目前正處於起步階段，且缺乏合適的鎖模手段,至今在國際上尚無2-μm被動鎖模雷射器的報導。本項目將以兩種2-μm波段固體雷射材料Tm:YVO4和Tm:YAP單晶為基礎，探索利用半導體自飽和吸收體被動鎖模方法產生中紅外2-μm波段超短雷射脈衝的可行性。我們還將以此類雷射器為平台,對被動鎖模2-μm波段雷射器動力學特性進行理論及實驗性研究，重點研究被動鎖模2-μm波段雷射器的脈衝演化特性及利用半導體自飽和吸收體進行2-μm雷射器被動鎖模的工作機理。希望通過對此項目的研究，使我國率先實現2微米波段被動鎖模雷射輸出，並在此領域處於領先位置。

結題摘要

本項目以2-μm 波段固體雷射材料Tm:YAP 單晶為基礎，探索利用半導體自飽和吸收體被動鎖模方法產生中紅外2-μm 波段超短雷射脈衝的可行性。我們在實驗上利用砷化鎵自飽和吸收體實現了Tm:YAP 雷射器的被動鎖模。並以此類雷射器為平台,對被動鎖模2-μm 波段雷射器動力學特性進行理論及實驗性研究，重點研究被動鎖模2-μm 波段雷射器的脈衝演化特性及利用半導體自飽和吸收體進行2-μm 雷射器被動鎖模的工作機理。 項目研究了GaAs 半導體材料在二極體泵浦固體雷射器（DPSS）中的三種創新式套用。在摻雜不同的DPSS 雷射器中，觀察到皮秒級的鎖模脈衝。實驗顯示，觀察到的現象的物理本質是由於自由載流子引起的晶片中非線性雙折射率的柵格化分布，從而形成的與光強度相關的腔損耗。採用特殊鍍膜處理的GaAs 晶片作為輸出耦合器，當輸出鏡反射率為94%、最大泵浦功率為15W時，獲得連續鎖模雷射輸出為1.14W，雷射在1990 nm 附近震盪。由自相關曲線測量的脈衝寬度約為1.0ps。 因條件限制,雖然進行了Tm:YVO4 晶體的雷射實驗，但是未能在Tm:YVO4 雷射器中實現被動鎖模輸出，達到獲得2-μm波段超短雷射脈衝的預期成果。同時，雖然我們研究了所觀察到的現象背後的物理本質，但未能從理論上給出被動鎖模機理的系統性描述。