铥掺杂激光晶体荧光辐射与受激辐射光学双稳性及机理研究

在新型材料中利用新的物理机理产生光学双稳态一直是非线性光学和光电子学领域的一个极为重要的研究方向。稀土离子掺杂晶体的本征光学双稳性不仅拓展了光与固体介质中活性离子相互作用的非线性光学现象，而且在实现全固态光开关和光学双稳器件方面具有重要的潜在应用价值。本项目研究基于三价稀土离子Tm掺杂激光晶体的本征（非外腔反馈）光学双稳性及其产生的微观物理机理，包括单掺Tm,Tm/Ho及Tm/Yb双掺,Tm/Er/Yb共掺等三价离子掺杂体系。(1)基于速率方程理论和密度矩阵理论建立掺杂体系的离子耦合相互作用模型，解析研究双稳阈值条件及系统参数的作用，结合数值方法理论研究掺杂体系的本征光学双稳性及非线性动力学问题；(2)实验研究Tm离子掺杂体系的荧光辐射和受激辐射光学双稳性，结合理论模型深入研究本征光学双稳产生的微观物理机理；(3)探索实现可见-红外谱域全固态光开关和双稳波长转换等本征型光学双稳功能器件。