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(diǎn),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(wèn)題。
針對(duì)以上問(wèn)題,該課題組張會(huì)麗博士后等人通過(guò)共摻Cr3+作為敏化劑,提高閃光燈泵浦效率,同時(shí)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(zhǎng)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(shí),實(shí)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(guò)摻入敏化離子Cr3+可有效地提高激光性能,并且對(duì)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(cè)及科學(xué)研究等領(lǐng)域。該課題組采用提拉法生長(zhǎng)了Er:YAG和Cr,Er:YAG晶體,對(duì)晶體質(zhì)量、光譜、激光性能及光束質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)比研究。重復(fù)頻率為5赫茲時(shí),在Cr,Er:YAG晶體上實(shí)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(duì)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(shí)際應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果分別以《共摻Cr3+對(duì)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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