合肥研究院2.79微米中紅外激光晶體研究取得進展

 近期,中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所激光技術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係列進展。

  2.7微米至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麵有重要的應用前景。在前期研究工作的基礎上,孫敦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,並采用COMSOL軟件對晶體的熱分布進行了理論分析;理論分析結果表明,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,有效改善了晶體的熱透鏡效應,從而進一步提高了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+離子摻入後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。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,並對其吸收、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。

  相關研究成果發表在Optics Express上。該研究得到了國家自然科學基金、國家高技術研究發展計劃的資助。

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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)晶體棒表麵的熱分布;(b)鍵合麵位置的熱分布。

 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.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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