拉曼激光器未來的發(fā)展方向可從實現(xiàn)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(tǒng)拉曼激射技術(shù)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(diào)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(chǎn)品降低4個數(shù)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(chuàng)健康監(jiān)測等對功耗及體積敏感的領(lǐng)域應用。
線寬壓縮與頻率穩(wěn)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(lǐng)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(xù)研究將優(yōu)化腔體設計與主動穩(wěn)定系統(tǒng),處理低頻噪聲等問題,有望達成千萬倍的壓縮效果。
開發(fā)高功率單頻技術(shù):單頻連續(xù)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(shù)等特性,利于構(gòu)建高功率、窄線寬激光器。未來其發(fā)展會側(cè)重于借晶體生長技術(shù)進步,優(yōu)化諧振腔,開發(fā)新泵浦源,克服高功率運轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與光電特性,可實現(xiàn)多階拉曼激射,且無需復雜微腔,為柔性拉曼激光器發(fā)展奠定基礎(chǔ),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(xiàn)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(yōu)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(xù)人們會繼續(xù)優(yōu)化級聯(lián)拉曼轉(zhuǎn)換及腔模匹配技術(shù),提高光束質(zhì)量與轉(zhuǎn)換效率,實現(xiàn)穩(wěn)定的寬帶或多波長同軸輸出。