新型晶体增强中红外激光性能
发布时间：2024-08-21 16:18:57 阅读数： 99
1150nm拉曼激光端泵浦Ho,Pr:YAP晶体实验装置示意图。来源:张慧丽
中国科学院合肥物理科学研究院孙冬鲁教授课程组利用Czchralski (Cz)法成功合成了新型中红外Ho、Pr:YAP和Er:YGGAG晶体，并通过热键合技术提高了激光二极管(LD)侧泵浦Er:YSGG晶体的连续波激光性能。
该研究结果发表在Optics Express上。
2.7~3 μm中红外激光器位于水分子的强吸收带，在生物医学、光学遥感、非线性光学等领域具有广泛的应用前景。
在最近的一项研究中，科学家们发现了一种使激光更强大、更高效的方法。通过调整激光材料中的成分，他们发现性能可以得到改善。具体来说，他们增加了一种Ho3+离子的浓度，并加入了适量的另一种Pr3+离子。
这种调整有助于通过抑制“自终止效应”使激光操作更有效。使用Cz方法，他们能够生长出一种新颖的Ho,Pr:YAP晶体，可以发射大约3微米的激光。与老式的Ho:YAP激光器相比，这是一个重大的改进，因为它需要更少的泵浦功率才能开始工作，并且更有效地输出激光。此外，科学家还发现，在YAG晶体中共掺杂适量的Gd3+和Ga3+离子，晶体的无序性增加，导致中红外区域的宽发射。利用Cz方法，生长了一种新的Er:YGGAG晶体，实现了2.8微米左右的中红外可调谐超短激光。为了解决连续波激光输出的限制，研究人员开发了一种热键合技术。通过将未掺杂的YSGG晶体与另一个Er:YSGG晶体的两个端面结合，他们设法减少了“热效应”。这使得激光器的性能大大提高，最大输出功率达到28.02瓦。
这些研究成果为全固态中红外激光器的发展奠定了物质基础，为设计和开发新型高效中红外激光增益材料提供了参考。
