LD端泵浦Yb：YAG直接键合波导激光器的研究的任务书.docx

LD端泵浦Yb：YAG直接键合波导激光器的研究的任务书
任务书
一、任务背景
激光技术作为一种高效、高亮度、高可重复性的光源，已经广泛应用于医学、制造业、通讯等领域。近年来，固态激光器作为一种重要的激光器类型，其应用领域也在不断拓展。其中，掺杂有氧化物稀土离子的晶体是制备高功率固态激光器的有力选择。以钇铝石榴石（YAG）晶体为例，掺杂铒离子（Er3+）可以实现1.5μm区域的激光发射，掺杂铥离子（Tm3+）可实现2μm区域的激光发射，掺杂铽离子（Ho3+）可实现2.1、2.9μm区域的激光发射，掺杂镱离子（Yb3+）可实现1μm和1.03μm区域的激光发射。其中，掺杂Yb3+的YAG晶体的激光性能表现出色，因此在激光技术领域中得到广泛关注。
然而，受到传统泵浦源等各种因素的制约，Yb:YAG晶体的固态激光器仍然存在着一些技术瓶颈。为了克服这些问题，直接键合波导激光器技术应运而生。直接键合技术是一种高性能的新型波导激光器技术，它可以保证在相对较小的晶体中，实现泵浦发射和激光谐振腔的有效耦合。与传统的波导激光器相比，直接键合波导激光器具有更高的功率密度、更低的阈值和更好的光束质量。研究通过LD端泵浦的方式制备Yb:YAG直接键合波导激光器，可有效提高Yb:YAG晶体激光器的性能，拓展其应用领域。
二、任务目标
本研究的主要目标是设计、制备并测试LD端泵浦Yb:YAG直接键合波导激光器。具体任务如下：
1.设计制备Yb3+:YAG晶体，并进行物理性质的表征，包括吸收光谱、发射光谱、荧光寿命等；
2.设计制备Yb:YAG直接键合波导激光器样品，并进行波导测试和耦合效率测试；
3.通过LD端泵浦的方式对Yb:YAG直接键合波导激光器进行激光输出测试，并研究其激光特性和性能参数，包括激光波长、激光功率、斜效率等；
4.分析实验结果，总结研究成果并撰写研究论文。
三、研究方案
1.制备Yb:YAG晶体
采用固相法制备Yb:YAG晶体，主要步骤包括：按一定摩尔比混合Y2O3、Al2O3、Yb2O3三种粉末，球磨混合粉末；将混合后的粉末经过烧结，在特定的温度和真空度下制成Yb:YAG晶体；对制备的Yb:YAG晶体进行XRD、SEM等物理性质表征。
2.设计制备Yb:YAG直接键合波导激光器
由于直接键合波导激光器的结构比较特殊，在设计制备时需要特别注意。本研究将采用离子束刻蚀技术，通过硅刻蚀开无源波导和激光腔，实现键合激光器的制备。
3.进行波导测试和耦合效率测试
采用泵浦光和激光光纤耦合方式，进行Yb:YAG直接键合波导激光器的波导测试和耦合效率测试。主要测试波导的传输损耗、波长选择、耦合量等性能参数。
4.进行激光输出测试
采用LD端泵浦方式，对制备的Yb:YAG直接键合波导激光器进行激光输出测试。主要测试激光的波长、激光功率、斜效率等性能参数。
5.分析实验结果
分析实验结果，总结研究成果，并撰写研究论文。
四、研究内容
1.Yb:YAG晶体的制备和物理性质表征；
2.Yb:YAG直接键合波导激光器的设计和制备；
3.Yb:YAG直接键合波导激光器的波导测试和耦合效率测试；
4.LD端泵浦Yb:YAG直接键合波导激光器的激光输出测试；
5.研究成果的分析和总结；
6.研究论文的撰写。
五、进度安排
任务分工如下：
任务一：1月-3月
任务二：4月-6月
任务三：7月-9月
任务四：10月-12月
任务五：1月-3月
预计毕业时间：2023年3月
六、参考文献
[1]宋冰锋,王磊,张东晓等.掺铒Yb:YAG晶体材料激光性质研究[J].红外与激光工程,2011,40(6):1115-1119.
[2]韩中元,魏伟,朝英庆等.直接键合波导激光器技术研究进展[J].激光杂志,2017,38(5):051003.
[3]肖建,梁秀峰,王文吉等.直接键合波导激光器研究进展[J].激光技术,2012,36(3):214-217.