近期，安光所激光技術中心孫敦陸研究員課題組在2.79微米中紅外激光晶體的探索方面又取得了一系列研究進展，相關成果已發表在Optics Express:?2017,25(18):21349-21357；Optical Engineering: 2017, 56(10):107111上。
2.7至3微米中紅外激光在光譜分析、氣體檢測、激光醫療及光參量振蕩泵浦等方面有重要的應用前景。在前期研究工作的基礎上，該課題組進一步優化了新型高效抗輻射中紅外激光晶體Cr,Er,Pr:GYSGG的摻雜濃度，并采用COMSOL軟件對晶體的熱分布進行了理論分析；根據理論分析結果，采用熱鍵合技術在晶體兩端鍵合了純GYSGG晶體作為熱沉（純GYSGG比Cr,Er,Pr:GYSGG具有更高的熱導率，自身無激活離子，不產生熱量，可以作為熱沉），加快了激光晶體棒兩端散熱速率，從而有效改善了晶體的熱透鏡效應，通過以上措施，進一步提高了Cr,Er,Pr:GYSGG晶體的激光性能。
此外，Cr,Er:YSGG是目前發展較為成熟的中紅外激光晶體，Cr3+離子摻入后能夠提高晶體的閃光燈泵浦效率，但Cr3+離子摻雜濃度還有待進一步優化。該課題組采用提拉法生長出兩種不同摻雜濃度的Cr,Er:YSGG晶體，并對其吸收、熒光光譜、能級壽命及激光性能進行了對比研究，結果表明，在3at%?Cr3+濃度摻雜的晶體中，其輸出功率、激光斜效率等參數均有較大提高。
以上工作對于提高2.7至3微米中紅外激光晶體的性能并促進其實用化具有重要意義。
相關工作得到國家自然科學基金及國家高技術項目的資助研究。
圖1 氙燈泵浦鍵合GYSGG /Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體的示意圖
圖2 Cr,Er,Pr:GYSGG和鍵合GYSGG /Cr,Er,Pr:GYSGG激光棒的熱分布 （a）晶體棒表面的熱分布；（b）鍵合面位置的熱分布
圖3 Cr,Er,Pr:GYSGG和鍵合GYSGG /Cr,Er,Pr:GYSGG晶體的光束質量因子M2
圖4 在不同頻率和泵浦功率下2 at.% Cr,Er:YSGG和3?at.% Cr,Er:YSGG晶體的激光輸出
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