AOM：光子玻璃局域结构设计与脉冲激光产生
发布时间：2019-06-27
光纤激光器在先进制造、国防和医学等领域都具有十分广泛的应用。它的一个重要发展方向是研制全光纤化高功率脉冲光纤激光器，其中一个关键点是如何在光纤中实现脉冲激光产生，并能与现有光纤激光器完美融合。虽然现有的脉冲调制材料（如贵金属纳米复合材料、石墨烯和碳纳米管以及拓扑绝缘体）已经被证明可用于激光脉冲的产生，但其在长期工作稳定性以及和光纤连接等方面仍具有较大局限性。光子玻璃具有优异物理化学性能（如高稳定性和抗激光损伤阈值），且容易制备成光纤。因此，如果能在光子玻璃中实现脉冲调制功能，对于实现真正意义上的全光纤脉冲激光器具有重要意义。
近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的周时凤教授、山东大学晶体材料国家重点实验的于浩海教授和相关研究人员合作，设计并制备了高品质的Cr4+离子激活光子玻璃，并以此作为被动调Q光学元件实现了Nd3+离子在1064 nm的稳定纳秒脉冲输出。研究采用原位结晶策略实现了非晶态基质中Cr离子价态和局域化学环境的同步调控，实验数据表明Cr3+和Cr4+离子在光子玻璃中分别位于不同局域结构单元中，有效抑制了能量传递过程。重要的是，研究证实了基于该局域化学环境剪裁的光子玻璃，是一种高效的脉冲产生介质，实现了Nd3+离子在1064 nm的被动调Q脉冲输出，重复频率为250 KHz，脉宽为176 ns。此外，通过熔融-纤芯法成功制备了结构均匀的光子玻璃光纤，有望应用在全光纤化的脉冲激光器中。研究者认为，这一方法构建了光子玻璃宏观光学响应与微结构之间的关系，对于相关无定形材料体系的功能化具有参考意义。
相关文章在线发表在Advanced Optical Materials（DOI:10.1002/adom.201801413）上。
