日前，中科院合肥研究院安徽光機(jī)所孫敦陸研究員課題組在1.06微米近紅外和2.7－3微米中紅外激光晶體的研究方面取得一系列研究新進(jìn)展。
1.06微米激光廣泛應(yīng)用于加工、醫(yī)療、通訊、顯示等領(lǐng)域。Nd3＋摻雜釔鋁石榴石晶體具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度和硬度高及熱學(xué)性質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點，適合高功率激光運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，由于Nd3＋在YAG基質(zhì)晶體中的有效分凝系數(shù)較低，不適合高濃度摻雜。此外，閃光燈泵浦Nd3＋單摻的YAG晶體還有著激光輸出能量和效率低的問題。
針對以上問題，該課題組張會麗博士后等人通過共摻Cr3＋作為敏化劑，提高閃光燈泵浦效率，同時共摻Cr3＋還可以提高晶體的抗輻射性能。采用熔體提拉法成功生長出了高光學(xué)質(zhì)量的Cr，Nd：YAG晶體，在重復(fù)頻率為40赫茲時，實現(xiàn)了最大平均輸出功率20.24W，電光效率3.00％和斜效率3.77％的激光輸出，而在相同條件下，在Nd：YAG晶體上其值僅分別為13.32W、1.97％和2.47％，結(jié)果表明，通過摻入敏化離子Cr3＋可有效地提高激光性能，并且對光束質(zhì)量影響較小。
2.7－3微米中紅外激光廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、大氣探測及科學(xué)研究等領(lǐng)域。該課題組采用提拉法生長了Er：YAG和Cr，Er：YAG晶體，對晶體質(zhì)量、光譜、激光性能及光束質(zhì)量進(jìn)行了對比研究。重復(fù)頻率為5赫茲時，在Cr，Er：YAG晶體上實現(xiàn)了最大單脈沖能量1.52焦耳，斜效率1.80％，電光效率1.28％的2.94微米中紅外激光輸出，而在相同條件下，在Er：YAG晶體上其值僅分別為0.99焦耳、1.31％和0.83％，結(jié)果表明，共摻Cr3＋使得Cr，Er：YAG晶體的中紅外激光輸出能量和效率均得到較大提高。
研究人員表示，以上工作對于提高1.06微米近紅外及2.7－3微米中紅外激光晶體的性能并推進(jìn)其實際應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果分別以《共摻Cr3＋對Cr，Nd：YAG晶體的光譜和1.06微米激光性能影響的研究》和《共摻Cr3＋提高Er：YAG晶體單脈沖能量和激光效率的研究》為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Optical Engineering和Infrared Physics ＆Technology上。
1.06微米激光廣泛應(yīng)用于加工、醫(yī)療、通訊、顯示等領(lǐng)域。Nd3＋摻雜釔鋁石榴石晶體具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度和硬度高及熱學(xué)性質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點，適合高功率激光運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，由于Nd3＋在YAG基質(zhì)晶體中的有效分凝系數(shù)較低，不適合高濃度摻雜。此外，閃光燈泵浦Nd3＋單摻的YAG晶體還有著激光輸出能量和效率低的問題。
針對以上問題，該課題組張會麗博士后等人通過共摻Cr3＋作為敏化劑，提高閃光燈泵浦效率，同時共摻Cr3＋還可以提高晶體的抗輻射性能。采用熔體提拉法成功生長出了高光學(xué)質(zhì)量的Cr，Nd：YAG晶體，在重復(fù)頻率為40赫茲時，實現(xiàn)了最大平均輸出功率20.24W，電光效率3.00％和斜效率3.77％的激光輸出，而在相同條件下，在Nd：YAG晶體上其值僅分別為13.32W、1.97％和2.47％，結(jié)果表明，通過摻入敏化離子Cr3＋可有效地提高激光性能，并且對光束質(zhì)量影響較小。
2.7－3微米中紅外激光廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、大氣探測及科學(xué)研究等領(lǐng)域。該課題組采用提拉法生長了Er：YAG和Cr，Er：YAG晶體，對晶體質(zhì)量、光譜、激光性能及光束質(zhì)量進(jìn)行了對比研究。重復(fù)頻率為5赫茲時，在Cr，Er：YAG晶體上實現(xiàn)了最大單脈沖能量1.52焦耳，斜效率1.80％，電光效率1.28％的2.94微米中紅外激光輸出，而在相同條件下，在Er：YAG晶體上其值僅分別為0.99焦耳、1.31％和0.83％，結(jié)果表明，共摻Cr3＋使得Cr，Er：YAG晶體的中紅外激光輸出能量和效率均得到較大提高。
研究人員表示，以上工作對于提高1.06微米近紅外及2.7－3微米中紅外激光晶體的性能并推進(jìn)其實際應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果分別以《共摻Cr3＋對Cr，Nd：YAG晶體的光譜和1.06微米激光性能影響的研究》和《共摻Cr3＋提高Er：YAG晶體單脈沖能量和激光效率的研究》為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Optical Engineering和Infrared Physics ＆Technology上。
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