《新型激光晶体材料的光学特性研究》

该项目属于物理学。项目从发光材料的合成、光学器件的制备到光学系统的搭建,全方位对Nd:GdVO4、Nd:GYSGG、ZnO、ZnAl2O4:Mn、SrZrO3等晶体材料的光学特性以及二维材料的光学调制特性进行了理论模拟和实验研究,取得了一系列的研究成果。主要科学发现如下:

1、设计了一系列激光谐振腔,对不同的激光晶体的多种激光特性进行了深入的研究。首次实现了激光二极管端面泵浦Nd:GdVO4晶体被动连续锁模运转,获得了脉冲宽度8ps的锁模脉冲。揭示了Nd:GdVO4晶体具有短的上能级寿命和大的发射截面,非常有利于抑制调Q锁模而实现连续锁模,这一发现使人们对该晶体有了新的、进一步的认识和评价,同时揭开了人们对Nd:GdVO4晶体进行相关研究的序幕。

2、制备并利用二硫化钼、石墨烯、氧化石墨烯等新型二维材料作为可饱和吸收体,对Nd:GYSGG晶体的调Q、调Q锁模和连续锁模运转进行了一系列的研究。实现了该晶体的1058.4和1061.5nm双波长同步输出,揭示了该晶体良好的激光光学特性以及在太赫兹产生方面的应用潜力。采用MoS2可饱和吸收体,研究了掺铥光纤激光器的锁模激光特性,实现了2微米波段的光纤锁模,得到了脉冲宽度为843ps的超短脉冲,揭示了二硫化钼纳米材料的宽带可调制特性。

3、研究了衬底温度和生长气氛对ZnO薄膜的结构、缺陷以及光致发光特性的影响;探讨了不同缺陷的发光中心随测量温度的依赖性,提出了低温法表征晶格缺陷的方法;研究了Fe离子价态与占位对半导体薄膜室温铁磁性的影响,优化了制备工艺。采用溶剂热法在低温下制备了具有较好绿光发射的ZnAl2O4:Mn晶体,通过Mn离子价态的控制,可实现蓝光激发的绿、红光共发射,从而实现白光发光。采用电子束热蒸发的方法制备了HfO2薄膜,研究了基底温度对薄膜的结构和光学性能的影响。探讨了透射光谱、消光系数、表面形貌及晶粒尺寸随温度的变化关系,为新型光电器件的制备提供了重要的实验和理论依据。

该项目共发表SCI论文40余篇,他引1000余次。所提交的8篇代表作在SCIE中共被引用361次,其中他引306次,自引55次,其中单篇他引最多达100次,单篇他引超过50次的有3篇,高被引论文1篇。项目主要研究成果已经得到了国内外同行专家的广泛认可和高度评价,有些引文将该项目的结果作为参照,说明其结果的正确性;有些引文清楚地表明了该项目代表性论文的原创性。该项目研究成果获山东高校优秀科研成果奖一等奖1项、二等奖1项,山东省高等学校科学技术奖一等奖1项。

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