近期，中國(guó)科學(xué)院科學(xué)家團(tuán)隊(duì)——合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所激光技術(shù)中心研究員孫敦陸課題組在2.79微米中紅外激光晶體研究中取得系列進(jìn)展。
2.7微米至3微米中紅外激光在光譜分析、氣體檢測(cè)、激光醫(yī)療及光參量振蕩泵浦等方面有重要的應(yīng)用前景。在前期研究工作的基礎(chǔ)上，孫敦課題組進(jìn)一步優(yōu)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(duì)晶體的熱分布進(jìn)行了理論分析；理論分析結(jié)果表明，采用熱鍵合技術(shù)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(dǎo)率，自身無(wú)激活離子，不產(chǎn)生熱量，可以作為熱沉），加快了激光晶體棒兩端散熱速率，有效改善了晶體的熱透鏡效應(yīng)，從而進(jìn)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(fā)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(jìn)一步優(yōu)化。課題組采用提拉法生長(zhǎng)出兩種不同摻雜濃度的Cr,Er:YSGG晶體，并對(duì)其吸收、熒光光譜、能級(jí)壽命及激光性能進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)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(shù)均有較大提高。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Optics Express上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃的資助。
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(zhì)量因子M2
圖4.不同頻率和泵浦功率下2at.% Cr,Er:YSGG和3at.% Cr,Er:YSGG晶體的激光輸出
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