中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員蘇良碧、徐軍團隊自2003年開始系統(tǒng)開展了Yb:CaF2晶體的研究工作，提出“在稀土摻雜堿土氟化物（AeF2,Ae=Ca,Sr,Ba）激光晶體中摻入M+（或Me3+），可以在原子、分子和基團尺度上調控稀土離子的局域配位結構”的學術思想，發(fā)現(xiàn)在Yb3+:CaF2晶體中調整Na+和Yb3+的濃度比可以調節(jié)其吸收和發(fā)射光譜性能，并可形成獨特的光譜性能，即在低溫下（<80K）仍然具有寬吸收和發(fā)射光譜，有利于實現(xiàn)Yb3+離子低溫四能級超快激光輸出。與德國耶拿大學（POLARIS工程）、奧地利維也納技術大學合作，分別實現(xiàn)了全LD泵浦的TW（太瓦，1012瓦）級超強超短激光輸出（Opt.Lett.,2008,33:2770）和低溫飛秒激光放大（Opt.Lett.,2009,34:2075；Opt.Lett.,2011,36:1914），使該晶體成為國際上發(fā)展新一代全LD泵浦超強超短激光裝置的主要增益介質之一。
最近，上海硅酸鹽所在Y3+,Nd3+:CaF2激光晶體中研究發(fā)現(xiàn)，通過調整摻雜離子Y3+、Nd3+的比例和組成，可以改變激活離子Nd3+在晶格中的微觀局域配位結構，從而使得該晶體的光譜參數(shù)可以在一定范圍進行調控：發(fā)射波長1040~1070nm、發(fā)射帶寬（FWHM）15~31nm、發(fā)射截面1.5~4.5*10-20cm2、壽命200~1000μs等。由此，賦予了Nd:CaF2晶體材料新的生命力：2012年3月首次采用鈦寶石泵浦實現(xiàn)了Nd,Y:CaF2晶體的激光輸出（LaserPhys.Lett.,2013,10:035804）；特別是2014年，與上海交通大學教授謝國強、錢列加等合作，采用LD泵浦實現(xiàn)了103fs的SESAM鎖模超短脈沖激光輸出（Opt.Lett.,2014,39:1737），這是國際上首次在摻Nd的激光晶體中實現(xiàn)百飛秒鎖模激光輸出。此外，與中科院物理研究所魏志義研究員合作，實現(xiàn)了Nd,Y:SrF2晶體高效率的飛秒（332fs）鎖模激光輸出：激光斜率效率最高達67%，這是迄今Nd激光晶體中飛秒激光輸出的最高效率（AppliedPhysicsExpress,2014,7:092704)。該晶體在高能重頻激光系統(tǒng)中也展現(xiàn)出良好的應用前景。
Nd,Y:Ca(Sr)F2激光晶體
Nd,Y:CaF2激光晶體鎖模脈沖自相關曲線（上）和光譜圖（下）
Nd,Y:SrF2激光晶體飛秒鎖模工作模式下激光輸出功率圖
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