Cr2+-ZnSe和Cr2+-ZnS晶體特性及其中紅外激光器件的研究.pdf

1、2～3μm波段中紅外相干光源無論在有機(jī)分子光譜學(xué)、遙感探測(cè)、紅外光電對(duì)抗、自由空間及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，還是在無損傷生物醫(yī)療、科學(xué)前沿等諸多領(lǐng)域都具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和極其廣闊的應(yīng)用前景。最近十幾年，一種新型的前沿技術(shù)引領(lǐng)了中紅外激光發(fā)展的前進(jìn)方向，即過渡金屬離子摻雜Ⅱ-Ⅵ族(TM2+∶Ⅱ-Ⅵ)激光晶體。由于室溫下超寬的吸收、發(fā)射帶寬，很大的吸收、發(fā)射截面，不存在激發(fā)態(tài)吸收以及適合激光二極管(LD)直接泵浦等諸多優(yōu)點(diǎn)，Cr2+∶ZnSe和C

2、r2+∶ZnS激光晶體材料被譽(yù)為“中紅外的鈦寶石”?；贑r2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體的中紅外激光不僅位于“大氣窗口區(qū)”，而且被稱為“分子指紋區(qū)”。因此，世界各國(guó)的研究人員一直致力于研制高性能的Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體材料及其中紅外激光器件。國(guó)際上，基于Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體及其激光器件的研究工作已經(jīng)取得了卓越的成就。其中，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)Sergey B.Mir

3、ov、挪威科技大學(xué)Irina T.Sorokina、美國(guó)IPG Photonics以及Q-Peak科技公司等科研團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域貢獻(xiàn)卓著。然而，國(guó)內(nèi)科研工作者對(duì)Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體及其器件的研究仍然非常薄弱。
　　鑒于此，本論文密切跟蹤這一前沿技術(shù)，全面研究Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體材料的基本特性及其中紅外激光器件，為推動(dòng)我國(guó)中紅外固體激光整體水平的提高貢獻(xiàn)出微薄之力。首先，著重介紹了Cr2+∶Zn

4、Se和Cr2+∶ZnS晶體材料在中紅外波段的結(jié)構(gòu)特性、能級(jí)特性和光學(xué)特性，繼而評(píng)估了Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體材料在中紅外全固態(tài)激光器件中的巨大應(yīng)用潛能。并且對(duì)Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS可飽和吸收體在2μm波段的被動(dòng)鎖模特性進(jìn)行了深入地研究;進(jìn)而以Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體為可飽和吸收體，在2μm波段實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)調(diào)Q鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)的Tm∶YALO3激光器。另一方面，全面研究了基于Cr2+∶ZnSe增益晶體的

5、高功率連續(xù)波、寬調(diào)諧以及被動(dòng)調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)中紅外激光器。其一，在2.4μm中紅外波段實(shí)現(xiàn)了高功率運(yùn)轉(zhuǎn)的Cr2+∶ZnSe連續(xù)波激光器。并且探索研究了Cr2+∶ZnSe晶體的泵浦光源:Tm∶YALO3全固態(tài)激光器和Tm光纖激光器;對(duì)比研究了Cr2+∶ZnSe晶體對(duì)泵浦光的吸收。其二，深入研究了Cr2+∶ZnSe激光器在中紅外波段的寬調(diào)諧特性。詳細(xì)分析了調(diào)諧元件（色散棱鏡和雙折射濾波片）的基本調(diào)諧原理;并且分別以氟化鈣棱鏡和雙折射石英片為調(diào)諧元件