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(yīng)用前景。近期，在國家自然科學(xué)基金的資助下，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)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(xué)學(xué)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(fù)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(jié)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(fù)頻率下的激光性能得到了提升，為該類晶體的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)(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(shù)及相關(guān)性能研究。在GYSGG/Er,Pr:GYSGG熱鍵合復(fù)合激光晶體中，晶體端面溫度降低，熱透鏡效應(yīng)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(guān)工作得到國家自然科學(xué)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(fù)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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