中文摘要：

全固态短波长激光器在微电子、高密度光存储等许多领域有着重要的应用价值，是激光器研究的一个焦点。利用红外半导体激光器泵浦稀土掺杂波导材料而产生的上转换激射是实现全固态短波长激光器的一个重要途径。本项目在前期工作基础上通过对多光子高阶上转换激射过程、Tm3+/Yb3+共掺波导材料的制备等问题的深入探讨，从基本物理（动力学）过程、材料实现条件和相关器件原理等三个方面展开系统的研究。根据材料的光学性质,确定玻璃波导的增益长度。项目创新点在于采用由波导自身的二个端面构成激光器的谐振腔，这种腔型结构的波导激光器制作工艺简单，预期以低廉的成本制备出980纳米激光泵浦的Tm3+/Yb3+共掺上转换玻璃波导激光器，实现474nm以及短波紫外362nm连续激光输出，得到此类材料在构造上转换玻璃波导激光器中的关键参数，为发展相关关键技术提供具有自主知识产权的功能性材料与器件设计制备提供依据。

结论摘要：

全固态短波长激光器在微电子、高密度光存储等许多领域有着重要的应用价值，是激光器研究的一个焦点。利用红外半导体激光器泵浦稀土掺杂波导材料而产生的上转换激射是实现全固态短波长激光器的一个重要途径。因此对基于YbTm掺杂玻璃的上转换波导激光器的机理进行研究具有重要的科学意义。 为了在实验上实现基于稀土掺杂波导材料的紫外激光输出，理论上首先研究其上转换激发过程和激光过程的动力学行为。所以初始工作就是从理论上探讨上转换泵浦稀土离子掺杂的光纤材料产生紫外激光的可行性。 然后对烧制的波导体材料进行光谱测试，研究了在980 nm 半导体激光激发下Tm，Yb共掺 ZBLAN 里 Yb3+ 敏化 Tm3+ 的可见和多光子紫外上转换发光。测量了吸收光谱和上转换发射光谱，指认了上转换荧光峰的归属。样品在可见以及近红外光波段都有很强的吸收，而且在紫外部分的吸收也很强。在980 nm 激光激发下，347 nm和363 nm 紫外上转换发光峰来自1I6→3F4和1D2→3H6的辐射跃迁。我们用功率依赖实验证实了1I6、1D2和1G4能级的上转换发光分别是五光子、四光子和三光子上转换过程，而3F3能级和3H4能级的上转换发光是双光子上转换过程。 同时还研究了在980 nm 半导体激光激发下ZBLANYb3+/Er3+ 玻璃的上转换发光光谱。在上转换发光的短波处出现了对应于双光子过程的2P3/2→4I15/2（318.8 nm）和4G11/2→4I15/2（380.6 nm）紫外发射，同时也发现了对应于三光子过程的 2H9/2→4I15/2 紫光发射。其中很重要的是，在ZBLAN波导基质材料中首次观察到了分别来自于2P3/2能级和4F5/2能级的紫外318.8 nm和红色625.2 nm的发射。 采用了热离子交换的方法制作了波导结构，但是制备出的平板光波导表面存在很多很大的坑状缺陷。也正是因为波导端面的精度差，影响了激光净增益以及成功形成激光谐振腔。另外，这种2端面的不平行性，对激光器谐振腔的构成，产生了很大的负面影响，并使得最终没能实现激光的输出。