2.7~3μm中紅外激光在光譜分析、氣體檢測、激光醫(yī)療及光參量振蕩泵浦等方面具有重要的應用前景。近期，在國家自然科學基金的資助下，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院安徽光學精密機械研究所激光中心研究員孫敦陸課題組在高效抗輻射2.7~3微米中紅外激光晶體的探索方面取得了一系列新進展，其研究成果相繼發(fā)表在美國光學學會(OSA)期刊Optics Letters,Optics Express上。
在激光晶體的抗輻射性能研究方面，研究人員采用60Co γ射線源，對Er:GYSGG、Yb,Er,Ho:GYSGG晶體在100 Mrad γ射線輻照前后的吸收、熒光光譜、能級壽命及激光特性等進行了對比研究，表明這種新型晶體具有優(yōu)良的抗輻射性能(Optics Letters,2013,38:1218-1220)。
在提高中紅外晶體激光效率及高重復頻率下的激光性能方面，通過摻入Pr3+、Ho3+等退激活離子及Yb3+、Cr3+等敏化離子，研究了它們對Er:GYSGG晶體在2.7~3μm吸收、熒光光譜、能級壽命、激光性能等方面的影響。結果顯示，退激活離子摻入后，晶體的激光下能級壽命得到了降低，激光效率及高重復頻率下的激光性能得到了提升，為該類晶體的實際應用奠定了基礎(Optics Letters,2015,40:4194-4197；Optics Express,2013, 21:23425-23432)。
此外，該課題組近年來一直致力于晶體熱鍵合技術及相關性能研究。在GYSGG/Er,Pr:GYSGG熱鍵合復合激光晶體中，晶體端面溫度降低，熱透鏡效應得到改善，激光性能明顯提高，純的GYSGG晶體作為端帽可起到熱沉冷卻的作用，有利于實現(xiàn)高性能LD端面泵浦的固體激光(Optics Express, 2014,22:23795-23800)。
相關工作得到國家自然科學基金面上項目和重大研究計劃培育項目的資助研究。
圖1. 100 Mrad γ射線輻照前后Yb,Er,Ho:GYSGG的激光輸出功率曲線。圖2. Cr,Er,Pr:GYSGG晶體在1~60Hz重復頻率下的激光特性曲線。
圖3. Er,Pr:GYSGG晶體上下能級熒光衰減曲線。圖4. 端面泵浦Er,Pr:GYSGGG和GYSGG/Er,Pr:GYSGG晶體溫度分布。圖5. 端面泵浦Er,Pr:GYSGG和GYSGG/Er,Pr:GYSGG激光輸出功率特性。
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