基于飞秒激光直写技术的Pr3+硫化物光波导制作及可调谐中红外波导激光的产生研究

基本信息
批准号:61675158
项目类别:面上项目
资助金额:67.00
负责人:王军利
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱江峰,焦清,高子叶,杨佩龙,张文博,陈磊,唐佳贝,邢宇鹏
关键词:
稀土掺杂硫化物玻璃中红外激光飞秒激光微加工光波导
结项摘要

Middle-infrared (MIR) coherent source used in the field of environment monitoring, medicine, molecular-sensing, and electro-optical countermeasure has been played a crucial role in the development of the laser technology. The research on MIR laser is also one of the most attractive topic in the laser field. In order to resolve the issues of the large size and complicated technology in the current laser in the applications of the above fields, we plan to use the femtosecond laser direct writing technology to fabricate the gain optical waveguide with low propagation loss in the Pr3+-doped chalcogenides glass, and utilize the above optical waveguide to construct the MIR tunable waveguide laser. The main research includes the theory and the experiment of the operation principles of the waveguide laser, the dependence of different femtosecond laser parameters on the compositions and the glass structure,the relationship between the concentration of Pr3+ in the glass and the laser gain and the output wavelength. Based on the above research, we are going to obtain quality compact waveguide laser with widely tunable and high gain. The output average power of waveguide laser is no less than 30mW and the tunable range is in the 3-5μm MIR wavelength. Due to the advantage of compact in size and the applications over the other type of laser, this research will produce the important principle and the creation in the laser technology field.in addition the research results will promote the progress on the applications and the development of the MIR laser in the science frontier,medical diagnosis and national defense etc.

中红外波长的相干光源由于在环境监测、分子光谱、光电对抗等领域的重要应用,是激光技术亟待发展的重要研究工作之一,本项目针对目前该类激光体积大、技术复杂的普遍问题,拟利用目前飞秒激光直写技术的最新成果,通过在Pr3+掺杂的硫化物玻璃中直写制作低损耗增益光波导,开展利用该波导做增益的可调谐中红外激光研究。主要内容包括微型波导激光运行的模型与机理、不同飞秒激光参数作用下不同组分硫化物波导直写结果的测量与分析、Pr3+掺杂浓度与激光增益及输出波长的理论与实验等,从而制作出结构优良、具有宽调谐及高增益特性的小型化波导激光器,实现平均输出功率大于30mW的3-5μm中红外激光输出。由于相对其他红外激光在体积结构及技术实用性方面的巨大优势,本项目结果不仅将是具有重要原理与技术创新的激光技术成果,而且对于促进中红外激光的发展与应用,满足科学前沿、医疗诊断、国防等领域的应用需求,都具有重要的意义。

项目摘要

中红外波长的相干光源由于在环境监测、分子光谱、光电对抗等领域的重要应用,是激光技术亟待发展的重要研究工作之一,本项目针对目前该类激光体积大、技术复杂的普遍问题,拟利用目前飞秒激光直写技术的最新成果,通过在Pr3+掺杂的硫化物玻璃中直写制作低损耗增益光波导,开展利用该波导做增益的可调谐中红外激光研究。主要研究内容包括不同飞秒激光参数作用下不同组分硫化物波导直写结果的测量与分析、激光和多组分硫化无材料光学非线性作用及其应用、Pr3+掺杂浓度与激光增益及输出波长的理论与实验等。通过大量的实验和理论工作,我们研究了不同掺杂Pr3+和Er3+等稀土离子在808nm和1550nm光泵浦下硫系玻璃种的发射光谱、通过飞秒激光直写实验在GGSI玻璃种制备了微型分束器、在25KF-25ZnF2-50SiO2+0.5NiO中制备了波导分束器。研究了激光和ReSSe、MoWS、TaNiS以及BP等多元过渡金属硫材料的光学可饱和吸收特性,并成果利用这些材料的非线性效应实现了1、1.5和2微米波长的调Q、皮秒和飞秒脉冲激光输出。尽管由于GGSI玻璃中Ga提纯的世界性难题仍未解决,材料光损耗居高不下,但是我们在飞秒激光波导直写方面得到实验工作为在硫系玻璃中制备波导型光子器件提供了重要的前沿探索,也提供了重要的科学数据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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