全固态2微米波段子带间跃迁半导体锁模超快激光特性研究

全固态2微米波段人眼安全超快激光在光医疗、光通信、半导体微加工、中红外超连续光谱等领域具有重要的应用。Tm3+,Ho3+共掺晶体的荧光谱线宽，可直接用于大功率二极管激光器泵浦，是理想的超快激光介质。半导体量子阱内的子带间跃迁具有超快饱和吸收特性，可用于实现超短脉冲激光运转。本项目利用半导体量子阱材料InGaAs/AlAsSb在2微米波段子带间跃迁的超快饱和吸收特性，研究全固态二极管激光器泵浦Tm3+,Ho3+共掺晶体2微米波段被动锁模激光特性，探索全固态2微米波段子带间跃迁半导体量子阱连续波锁模的稳定运转条件，揭示子带间跃迁半导体量子阱锁模的机理，探究影响全固态二极管激光器泵浦Tm3+,Ho3+共掺晶体2微米波段子带间跃迁半导体量子阱锁模超快激光运转的关键因素，实现全固态2微米波段飞秒超快激光输出，为实现子带间跃迁半导体量子阱材料在中红外波段超快激光技术的应用提供规律性的依据。

本项目基于Tm3+掺杂的SSO、LSO、LYSO等硅酸盐晶体和Tm3+,Ho3+共掺YAG、YAP等石榴石晶体，分别利用Ti宝石激光和大功率光纤耦合激光二极管作为泵浦源，开展了2 μm连续及波长可调谐激光特性研究，获得了高效率、宽带波长可调谐激光运转；利用具有超快饱和吸收特性的子带间跃迁半导体，实现了2 μm波段被动调Q以及被动锁模超快激光运转，研究了全固态Tm3+掺杂及Tm3+,Ho3+共掺晶体2微米波段被动锁模激光特性，获得了全固态2微米波段子带间跃迁半导体量子阱连续波锁模的稳定运转条件；利用带间跃迁半导体SESAM以及碳纳米管、石墨烯等新型饱和吸收体材料进行了被动调Q和锁模对比研究，为子带间跃迁半导体量子阱的参数优化提供了依据；研究表明，锁模元件的超短饱和恢复时间是获得2 μm波段被动锁模超快激光的必要条件，而要实现2微米波段的稳定运转需要激光介质的荧光谱线具有均匀加宽特性以及饱和吸收体具有较低的饱和光强和较大的吸收带宽；通过项目的实施，不仅实现了2 μm波段超快激光稳定运转，而且还实现了2 μm波段超快激光波长可调谐运转，为实现其在光医疗、光通信、半导体微加工、中红外超连续光谱等领域的应用奠定了实验基础，同时也为2 μm波段超快激光介质和半导体饱和吸收体的发展提供了规律性的依据。项目执行期间共发表学术论文25篇，其中SCI收录论文22篇，EI索引论文1篇，ISTP会议论文2篇，接受发表SCI论文1篇。