1、可見光激光的獨(dú)特特性使其在醫(yī)療、消費(fèi)電子、國(guó)防安全等領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用?；谙⊥翐诫s氟化物玻璃的直接發(fā)射型激光器不僅具有高效耐用緊湊的優(yōu)勢(shì)，還可寬帶調(diào)諧和多波長(zhǎng)輸出。然而，除紅光波段外的其它波段的激射效率較低，并且有利于高功率單模激射的玻璃波導(dǎo)型激光器的效率遠(yuǎn)低于光纖波導(dǎo)型。本論文圍繞分析和提升直接發(fā)射型激光器效率的總目標(biāo)，開發(fā)了光譜和激光性能分析軟件包，并系統(tǒng)性的研究了多種玻璃的光譜和激光特性，主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下：<

2、br>　?。?）對(duì)于Pr: ZBLAN玻璃：紅光波段（635nm）強(qiáng)烈的增益競(jìng)爭(zhēng)是限制源于3P0+3P1+1I6熱耦合能級(jí)橙光（603nm）激光器件效率的關(guān)鍵因素。InF基質(zhì)可以抑制ZBLAN基質(zhì)中的3P0→3F2主導(dǎo)紅光躍遷，有利于降低橙光激射系統(tǒng)對(duì)腔鏡要求和激射閾值。波導(dǎo)損耗大，耦合進(jìn)波導(dǎo)的泵浦功率低，芯徑大共同成為基于玻璃波導(dǎo)可見光激光器至今未能激射的限制性因素。
　　（2）對(duì)于Ho: ZBLAN玻璃：上能級(jí)極高的多聲子衰減

3、（MP）速率，重吸收，泵浦波長(zhǎng)與能級(jí)間距失配共同成為制約基于該玻璃的可見光激光器發(fā)展的重要因素。我們提出了449nm下轉(zhuǎn)換泵浦和更低聲子能量玻璃基質(zhì)（如InF）的方案，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)無輻射躍遷速率降低為零，泵浦波長(zhǎng)由484nm時(shí)轉(zhuǎn)為449nm時(shí)，閾值功率將分別降低70％和80%左右。
　?。?）對(duì)于Er: ZBLAN玻璃：小吸收截面和較高的MP速率共同成為制約上轉(zhuǎn)換泵浦型可見光激光器發(fā)展的重要因素。我們提出了487nm下轉(zhuǎn)換泵浦和更低聲

4、子能量玻璃基質(zhì)的方案。發(fā)現(xiàn)通過降低MP，最高可使閾值降低約20-40%。盡管充分優(yōu)化后的綠光激射的斜效率高達(dá)80%，較小的吸收截面使得閾值功率在波導(dǎo)損耗增加時(shí)大幅提升，需進(jìn)一步探索提高摻雜濃度對(duì)上能級(jí)壽命和激射閾值的影響。
　?。?）對(duì)于Tm: ZBLAN玻璃：小泵浦吸收截面，泵浦波長(zhǎng)與能級(jí)間距失配導(dǎo)致所需波導(dǎo)長(zhǎng)度高達(dá)數(shù)米；大摻雜濃度下強(qiáng)烈的離子間相互作用使1G4上能級(jí)粒子布居數(shù)和能級(jí)壽命大幅降低。我們提出使用具有大吸收截面的35

5、5nm紫外激光激發(fā)1D2能級(jí)獲得藍(lán)光躍遷，并發(fā)現(xiàn)：在2mol%的高摻雜濃度下，離子間相互作用對(duì)1D2能級(jí)影響大幅降低。
　?。?）對(duì)于Tb: ZBLAN玻璃：盡管能級(jí)壽命在毫秒級(jí)，極小的吸收和發(fā)射截面使得當(dāng)摻雜濃度為0.5 mol%時(shí)，最優(yōu)波導(dǎo)長(zhǎng)度高達(dá)1-5m，并且波導(dǎo)損耗對(duì)閾值功率影響巨大。我們提出使用355nm光源泵浦高摻Tb: ZBLAN光纖來降低閾值功率，發(fā)現(xiàn)對(duì)于0.5 mol%和5 mol%的波導(dǎo)，最小閾值降低幅度分別高