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独辟蹊径 助力中红外激光技术发展
              ——记浙江大学高士明课题组

发布时间:2018-10-09 阅读数:244

波长范围在2-5微米左右的中红外波段具有许多独特的光学特性,在医学、生物、通信以及军事等多个领域有着广泛的应用潜力。同时,中红外波段激光对人眼是安全的,并且具有很强的大气穿透能力,因此在气象监测、空间光通信、激光测距、激光雷达、激光制导、遥感等多个方面也有着广泛的应用。诸多应用都需要高性能的中红外激光光源,对中红外激光光源进行研究有着十分重要的意义。据了解,目前业内对中红外波段光源的研究主要以晶体为介质,但是由于晶体自身的局限性,存在体积大、成本高等缺陷,因此,研究更高性能的中红外的光源十分迫切。硫系玻璃光纤具有损耗低、非线性折射率系数高的特点,近年来逐渐进入研究者的视线。

浙江大学教授、博士生导师高士明在非线性光学、光通信系统及器件、空间激光通信、新型激光器等领域有着深入的研究。2014年,高士明团队在浙江省自然科学基金的资助下,开始对基于硫系玻璃光纤的中红外波段的光纤光学参量振荡器进行研究。

高士明告诉记者,通过搭建掺杂光纤激光器可以获得中红外光源,但是激光波长完全由掺杂物的增益带所决定,带宽有限且难以调谐,团队围绕这一问题,采用理论和实验相结合的研究方法,对基于硫系玻璃特种光纤的中红外波段光学参量振荡器进行了理论分析和优化设计,建立了中红外参量振荡的理论模型,对硫系玻璃光纤的结构和色散进行了优化设计,并设计了光学参量振荡器的结构,通过分析其谐振腔损耗、阈值等性能提出了所需的泵浦光条件。在理论分析基础上,团队还研制了所需的微结构悬芯硫系玻璃光纤以及选用大模场光子晶体光纤,同时进行了损耗、损伤阈值性能测试,并利用它们进行了参量增益和参量振荡的观测。

“这个项目的研究成果为中红外波段的激光光源提供了宽带可调谐的解决方案”,高士明告诉记者,“同时这个项目也为中红外波段的光源研制和进一步应用拓展了相关技术,提供了更多有价值的选择,为开发新型的宽带可调谐中红外光源产品奠定了基础。”

如今,这个项目已经成功结题,依托这个项目的研究,团队共发表了19篇论文,其中Top期刊论文8篇,申请中国发明专利1项。以本项目的研究成果作为基础,高士明还申请到了国家自然科学基金项目“基于新型硅基波导结构的中红外波段频谱变换研究”。

高士明告诉记者,接下来团队将在原有成果的基础上,进一步工作着眼于更高性能的中红外的光源,对中红外光学参量振荡器进行深入系统的研究,以期促进我省中红外激光技术的发展,以满足更多应用的需要。

                 

                                    记者:浙江省科技信息研究院传播中心   王明月

                                    通讯员:浙江省自然科学基金委员会     徐敏

 

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