Cr2+,Fe2+掺杂的II-VI晶体中红外激光器研究

基本信息
批准号:61275142
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:何京良
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘训民,王瑞华,张少军,张百涛,刘善德,杨合,杨英,侯佳
关键词:
超短脉冲Cr2+:ZnSe宽调谐Fe2+:ZnSe中红外激光
结项摘要

The coherent sources with tenability range over 2~5μm have potential applications in many fields, such as molecular fingerprint spectroscopy, science research, vtrace gasmonitoring, remote sensing, medicallaser sources for noninvasive medical diagnostics, and numerous military. In this project, based on transition metal (TM)-doped II-VI semiconductor material Cr2+:ZnSe and Fe2+:ZnSe, we well demonstrated the mid-IR lasing characteristics from theoretical and experimental research works, including the characteristics of absorption and emission-gain spectroscopic and more efficient pumping method, lasing operation at continue wave, gain-switched and mode-locked. We also will explore the step of Fe2+:ZnSe laser oscillation at room-temperature by intracavity OPO direct pumping. Particular ,we well mainly focus an Cr:ZnSe lasing broadly tunable and continuous wave mode locked operating with rang of 2~3μm. This project well opens a new pathway of directly pumped mid-IR lasers based on TM-doped materials, as well as shows the divalent transition-metal doped II-VI chalcogenides crystals as promising materials for potential to extending the far IR laser spectral range in future.

2~5μm波段中红外相干光源在分子光谱学、科学研究、生态监测、红外对抗、大气传感及无损伤医学诊断和治疗等诸多领域有重要的应用。本项目将基于过渡金属(TM)激活离子掺杂的Cr2+:ZnSe和Fe2+:ZnSe II-VI硫化物晶体材料,从理论和实验上系统地分析它们的吸收和发射光谱特性,探索有效的激励方式;研究Cr2+:ZnSe晶体的连续波调谐、增益开关和锁模不同模式下的中红外激光输出特性;探索室温下腔内OPO泵浦Fe2+:ZnSe晶体产生中红外激光振荡的可行性。项目将重点研究Cr2+:ZnSe晶体2~3μm波段宽调谐、连续波锁模超短脉冲激光输出。研究结果对探索直接泵浦获得中红外激光从而扩展现有中红外光源技术途径具有重要的科学意义和应用价值。

项目摘要

2~5 μm波段中红外(Mid-IR)相干光源在有机分子光谱学、生态监测、大气传感、无损伤医学诊断和治疗及红外对抗等诸多领域都具有非常重要的应用价值。本项目主要研究了能够产生中红外波段的Cr2+:ZnSe/ZnS晶体材料以及全固态中红外激光器特性。首先,研究了Cr2+:ZnSe/ZnS晶体材料的结构特性、能级特性、材料特性及光学特性,实验测试了Cr2+:ZnSe/ZnS晶体材料的可饱和吸收参数。在此基础上,以Cr2+:ZnSe/ZnS晶体为饱和吸收体,实现了被动调Q锁模运转的Tm:YALO3激光输出。研究了Cr2+:ZnSe晶体连续波宽调谐激光输出特性,以2 μm全固态Tm:YALO3激光器和Tm3+离子掺杂光纤激光器为Cr2+:ZnSe晶体的泵浦光源,实现了1.01W Cr2+:ZnSe 高功率中红外连续波激光运转;研究了宽调谐Cr2+:ZnSe激光器的激光输出特性,采用CaF2棱镜和双折射石英片作为腔内调谐元件,实现了从2247 nm到2557.6 nm调谐范围高达310.6 nm的可调谐中红外激光,并且对比分析了不同耦合率的输出镜对调谐范围所造成的影响。研究了二维层状材料黑磷被动调Q Cr2+:ZnSe脉冲激光输出特性。最后,研究了Cr2+:ZnSe晶体的脉冲激光输出特性:探究了Mid-IR波段光调制材料SiC基石墨烯和黑磷这两种二维材料在2.4 μm波段的光调制特性;在此基础上,成功制备了基于SiC石墨烯和黑磷的可饱和吸收镜,实现了Cr2+:ZnSe激光器的被动调Q脉冲激光输出。项目研究结果对探索LD直接泵浦获得Mid-IR激光,扩展现有Mid-IR光源技术途径具有一定的科学意义和应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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