拉曼激光器未來的發展方向可從實現性能突破、探索新材料及拓展應用場景等多方面展開,介紹如下:
追求低閾值高增益:傳統拉曼激射技術依賴高能量泵浦光源,易損傷材料且設備繁雜。南京郵電大學黃維院士團隊提出“光譜調諧增益誘導拉曼激射”理論,制備的器件閾值達20-50μJ/cm²,比主流產品降低4個數量級,信噪比超30分貝。未來會有更多研究聚焦該方向,以促進其在便攜式爆炸物檢測、無創健康監測等對功耗及體積敏感的領域應用。
線寬壓縮與頻率穩定化:超窄線寬的拉曼激光對量子計算、引力波探測等前沿領域意義重大。麥考瑞大學團隊利用金剛石受激拉曼散射效應,使激光線寬壓至1kHz以下,壓縮超1.6萬倍,潛力高于布里淵激光壓縮法。后續研究將優化腔體設計與主動穩定系統,處理低頻噪聲等問題,有望達成千萬倍的壓縮效果。
開發高功率單頻技術:單頻連續波金剛石拉曼激光器是研究熱點,金剛石的高拉曼頻移量、高增益系數等特性,利于構建高功率、窄線寬激光器。未來其發展會側重于借晶體生長技術進步,優化諧振腔,開發新泵浦源,克服高功率運轉時的熱效應,助力激光雷達、同位素分離等應用。
探索新型拉曼增益材料:有機半導體憑借分子結構與光電特性,可實現多階拉曼激射,且無需復雜微腔,為柔性拉曼激光器發展奠定基礎,有望用于柔性光通信及可穿戴設備。未來將挖掘更多有機半導體或復合功能材料,實現拉曼激光器的柔性化、微型化,并提升其性能。
促進多波長及寬帶輸出優化:寬帶及多波長輸出可滿足光通信、材料加工等場景的多樣化需求。廈門大學通過傾斜YVO?晶體,于Yb:YAG/YVO?拉曼激光器中獲取了帶寬12.8nm的自脈沖激光。后續人們會繼續優化級聯拉曼轉換及腔模匹配技術,提高光束質量與轉換效率,實現穩定的寬帶或多波長同軸輸出。
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