新型氟硫磷光学玻璃的探索及其在中红外光纤激光中的应用

基本信息
批准号:51802098
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王伟超
学科分类:
依托单位:华南理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯洲明,宋恩海,李丽秀,杨新雷,肖永宝,刘金麟,黄淑菁
关键词:
激光玻璃光学玻璃玻璃性能玻璃光纤稀土掺杂玻璃
结项摘要

Fiber lasers operating at 2.0 μm mid-infrared region have wide application prospects in medical and military fields, etc, the high-gain fiber is the core working medium of such fiber lasers. At present, the matrix materials of fiber lasers are mainly focused on silica glass, but the disadvantages such as limitted rare-earth doping concentration and infrared transmittance lead to the laser light source can not meet the demand of high-gain, narrow-linewidth and low signal-to-noise ratio. This project aims to study and explore the characteristics of a novel fluoro-sulfo-phosphate (FPS) optical glass and its application in mid-infrared fiber laser, focusing on the theoretical prediction and experiment of glass forming range and glass property, the physicochemical charactrtistics, the spectroscopic properties of rare-earth-doped FPS glass, the fiber drawing as well as the mid-infrared fluorescence and laser output of the FPS glass fiber. Meanwhile, the feasibility of preparation technology for the FPS glass fiber and fiber laser will be investigated and evaluated, and the basic scientific methods of composition design, glass feature, efficient luminescence at 2.0 μm, and fiber preparation would be preliminarily mastered. The research and exploration of this project will provide theoretical and technical support for the design, development and application of the mid-infrared high-gain multicomponent oxide glass fiber laser.

2.0微米波段中红外光纤激光器在医疗、军事等领域具有广阔的应用前景,高增益光纤是此类中红外光纤激光器的核心工作介质。目前,光纤激光器的基质材料主要集中在石英玻璃,但其在稀土掺杂浓度、红外透过范围等方面存在不可克服的缺点,导致所研制的激光光源在高增益、窄线宽、低信噪比等方面均无法满足使用要求。本项目以研究探索新型氟硫磷光学玻璃的特点及其在中红外光纤激光中的应用为目标,着重研究并解决氟硫磷玻璃的形成区和性质预测及实验、玻璃的物化特性、稀土掺杂玻璃的光学光谱性质、光纤预制棒和光纤拉制及其中红外荧光和激光输出等基础问题。研究评估氟硫磷玻璃及光纤的制备技术和应用于2.0微米波段光纤激光器的可行性,初步掌握掺稀土氟硫磷光学玻璃的组分设计、玻璃特性、2.0微米高效发光以及光纤研制的材料设计与制备基础科学方法。本项目的研究探索将为中红外高增益多组分氧化物玻璃光纤激光器的设计、研制与应用提供理论和技术支撑。

项目摘要

光纤激光器在医疗、军事等领域具有广阔的应用前景,高增益光纤是其核心工作介质。目前,光纤激光器的基质材料主要集中在石英玻璃,其在稀土掺杂浓度、红外透过范围等方面存在不可克服的缺点,导致所研制的激光光源发展受限。本项目研究了新型氟硫磷光学玻璃的特点及其在近中红外光纤激光中的应用,研究并解决了氟硫磷玻璃的形成区和性质预测及实验、玻璃的物化特性、稀土掺杂玻璃的光学光谱性质、光纤预制棒和光纤拉制及其荧光和激光输出等基础问题,掌握了掺稀土氟硫磷光学玻璃的组分设计、玻璃特性、高效发光以及光纤研制的材料设计与制备基础科学方法。以自研的高增益氟硫磷酸盐玻璃光纤作为激光增益介质,研制出了新型超窄线宽单频光纤激光器(UNL-SFL)和高重频飞秒光纤激光器(HRR-FL)。UNL-SFL的激光信噪比大于70dB,激光阈值仅为18mW,激光线宽为3.15kHz。HRR-FL的激光重复频率为1.6GHz,激光阈值仅为90mW,锁模脉冲的周期为625ps,3dB带宽为7nm,可以支持390fs的脉宽。本项目的研究为高增益多组分氧化物玻璃光纤激光器的设计、研制与应用提供了理论和技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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