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解決方案

上海光機(jī)所在3微米激光晶體研究方面取得新進(jìn)展

來源:上海光機(jī)所2020-09-23 我要評(píng)論(0 )   

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室在3微米激光晶體研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Luminescence?! o(wú)序晶體材料以超...

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室在3微米激光晶體研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Luminescence。

  無(wú)序晶體材料以超寬帶的發(fā)光特性,近年來成為超快激光領(lǐng)域重要的增益介質(zhì)。ABCO4型(A=Ca,Sr,Ba;B=稀土元素;C=Ga,Al或過渡元素)激光晶體以高的結(jié)構(gòu)無(wú)序度、優(yōu)良的熱學(xué)性能和較低的聲子能量,被認(rèn)為是有希望獲得商用發(fā)展的超快激光增益介質(zhì),能夠應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、工業(yè)、科研等領(lǐng)域。隨著1.15微米半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展,鈥離子(Ho3+)3微米中紅外發(fā)光的泵浦問題得以解決。因此,研究鈥摻雜CaGdAlO4晶體(Ho:CaGdAlO4)對(duì)于實(shí)現(xiàn)直接激光二極管泵浦的中紅外超快激光具有重要實(shí)用價(jià)值。

  研究團(tuán)隊(duì)采用提拉法生長(zhǎng)了Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶體,分析了晶體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)分凝與偏振光譜性能。Ho3+:5I65I7躍遷呈現(xiàn)寬帶熒光特性,發(fā)射波長(zhǎng)從2750nm延伸至3000nm,為中紅外超短脈沖的產(chǎn)生提供了頻譜保障。然而,激光下能級(jí)的壽命(8.64ms)遠(yuǎn)大于上能級(jí)(0.22ms),嚴(yán)重影響激光效率且容易出現(xiàn)激光自終態(tài)瓶頸效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),共摻雜Pr3+離子對(duì)3微米激光下能級(jí)(Ho3+:5I7)起到有效退激活作用,退激活效率高達(dá)96.2%。進(jìn)一步地,共摻Pr3+離子使Ho,Pr:CaGdAlO4晶體中紅外熒光得以增強(qiáng)。相應(yīng)的3微米激光實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。

  該工作得到了自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

  此外,研究團(tuán)隊(duì)此前在新型中紅外氟化物激光晶體的生長(zhǎng)和性能研究方面也取得系列研究進(jìn)展(Journal of Alloys and Compounds, 2020, 827: 154268; Journal of Luminescence, 2019, 210: 142-145; Journal of Luminescence, 2018, 203: 730-734)(微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室供稿)


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