《3-5μm中紅外級聯拉曼被動調Q脈衝光纖雷射器的基礎研究》是依託電子科技大學,由李劍峰擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：3-5μm中紅外級聯拉曼被動調Q脈衝光纖雷射器的基礎研究
- 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：李劍峰
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中紅外光纖脈衝雷射在國防、醫療、環境監測等領域有著重要的套用前景。針對傳統光纖雷射器在3-5μm波段難以產生脈衝雷射這一現狀，本項目旨在提出一種連續泵浦摻Er ZBLBN光纖並結合ZBLAN拉曼光纖的內腔被動調Q和級聯拉曼混合效應產生中紅外脈衝雷射的新方法，研究解決其關鍵問題。為此，首先建立中紅外ZBLAN光纖拉曼被動調Q理論模型，研究連續光向脈衝雷射高效轉換的機制；建立中紅外ZBLAN光纖級聯拉曼耦合理論模型，研究拉曼脈衝雷射耦合機理；研究並建立中紅外脈衝雷射在ZBLAN光纖中傳輸和模式理論模型；最終實現中紅外光纖脈衝雷射輸出。.本項目提出的獲得中紅外光纖脈衝雷射的方法具有一定的創新性，目前尚未見到其他研究者的相關報導。項目研究涉及的拉曼光纖內腔被動調Q效應和級聯拉曼效應相結合的機理是脈衝和拉曼光纖雷射器中的共性基礎問題，具有良好的移植性，該研究結果將促進中遠紅外光纖脈衝雷射技術的發展。
結題摘要
在本項目的資助下，我們對基於拉曼增益飽和效應的新型中紅外被動調Q機制開展了系統全面的研究。在不斷深入的理論與實驗研究中，我們發現使用拉曼調製的方法較難在中紅外波段獲得可自啟動的穩定脈衝輸出。在此基礎上，我們對具體實施方案做出了及時有效的局部調整。具體來說，採用具有中紅外長波長輻射能力的摻Ho3+ZBLAN光纖作為增益介質，利用各種主被動調製機制並結合一些新材料，最終在實驗上成功獲得了波長超過3 µm的調Q光纖雷射，完成了預期目標。不僅如此，我們還開展了大量相關的理論與實驗研究，獲得了一系列顯著成果。 在理論方面，我們建立了三大關鍵模型：（1）稀土離子摻雜（Er3+和Ho3+）氟化物光纖中紅外雷射振盪模型，（2）中紅外級聯拉曼氟化物光纖雷射振盪模型，（3）中紅外光纖光柵耦合模型，並開展了相應的理論最佳化工作，獲得了一系列重要的結論，鑒於上述理論結果，已發表SCI論文5篇。在實驗方面，相關工作又分為以下三部分：（1）前期探索研究；（2）核心研究；（3）拓展性研究。在前期探索研究中，基於摻Ho3+ZBLAN光纖，我們開展了高功率ASE、連續、可調諧雷射的相關工作，發表SCI論文3篇；在核心研究部分，我們圍繞調Q技術開展了包括中紅外雙波長調Q、調Q導引增益調製、可調諧調Q、被動調Q等一系列前沿性工作，並成功製備了氟化物光纖光柵，發表相關論文5篇（其中SCI收錄4篇，EI收錄1篇）；在拓展性研究中，我們對~3 μm超短脈衝雷射、~2 μm長波長連續雷射以及高功率調Q雷射進行了探索，發表相關論文4篇（其中SCI收錄3篇，EI收錄1篇）值得注意的是，上述絕大部分工作均具有突破性的意義如：首箇中紅外雙波長調Q脈衝光纖雷射器、首個~3 µm鎖模光纖雷射器等等。申請人因在中紅外光纖雷射領域所取得的顯著成果，不但多次受邀參加國際國內學術會議並做口頭報告（國際學術會議3次，國內學術會議3次，國際會議分會場主席1次），同時成功獲得了歐盟“瑪麗.居里”人才計畫項目的資助, 與英國阿斯頓大學光子中心和澳大利亞悉尼大學超寬頻設備中心建立了良好的合作關係。此外，申請人還培養出多名該領域優秀碩士研究生，其中6人已畢業。 綜上所述，在該項目資助下，我們完成了中紅外連續/脈衝光纖雷射的初步探索，共發表論文19篇，申請國家發明專利4項，這為後續更進一步的深入研究奠定了良好的基礎。
