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分子光譜學、遙感探測、紅外光電對抗、自由空間及衛(wèi)星通信領域，還是在無損傷生物醫(yī)療、科學前沿等諸多領域都具有非常重要的應用價值和極其廣闊的應用前景。最近十幾年，一種新型的前沿技術引領了中紅外激光發(fā)展的前進方向，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，Cr2+∶ZnSe和C

2、r2+∶ZnS激光晶體材料被譽為“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。國際上，基于Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體及其激光器件的研究工作已經取得了卓越的成就。其中，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、美國阿拉巴馬大學Sergey B.Mir

3、ov、挪威科技大學Irina T.Sorokina、美國IPG Photonics以及Q-Peak科技公司等科研團隊在這一領域貢獻卓著。然而，國內科研工作者對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，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，為推動我國中紅外固體激光整體水平的提高貢獻出微薄之力。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構特性、能級特性和光學特性，繼而評估了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用潛能。并且對Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS可飽和吸收體在2μm波段的被動鎖模特性進行了深入地研究;進而以Cr2+∶ZnSe和Cr2+∶ZnS晶體為可飽和吸收體，在2μm波段實現了被動調Q鎖模運轉的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、寬調諧以及被動調Q運轉中紅外激光器。其一，在2.4μm中紅外波段實現了高功率運轉的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;對比研究了Cr2+∶ZnSe晶體對泵浦光的吸收。其二，深入研究了Cr2+∶ZnSe激光器在中紅外波段的寬調諧特性。詳細分析了調諧元件（色散棱鏡和雙折射濾波片）的基本調諧原理;并且分別以氟化鈣棱鏡和雙折射石英片為調諧元件