中科院合肥研究院2.79微米中红外激光晶体研究取得进展

YXsensing

近期，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光技术中心研究员孙敦陆课题组在2.79微米中红外激光晶体研究中取得系列进展。

2.7微米至3微米中红外激光在光谱分析、气体检测、激光医疗及光参量振荡泵浦等方面有重要的应用前景。在前期研究工作的基础上，孙敦课题组进一步优化了新型高效抗辐射中红外激光晶体Cr,Er,Pr:GYSGG的掺杂浓度，并采用COMSOL软件对晶体的热分布进行了理论分析；理论分析结果表明，采用热键合技术在晶体两端键合了纯GYSGG晶体作为热沉（纯GYSGG比Cr,Er,Pr:GYSGG具有更高的热导率，自身无激活离子，不产生热量，可以作为热沉），加快了激光晶体棒两端散热速率，有效改善了晶体的热透镜效应，从而进一步提高了Cr,Er,Pr:GYSGG晶体的激光性能。

此外，Cr,Er:YSGG是目前发展较为成熟的中红外激光晶体，Cr3+离子掺入后能够提高晶体的闪光灯泵浦效率，但Cr3+离子掺杂浓度还有待进一步优化。课题组采用提拉法生长出两种不同掺杂浓度的Cr,Er:YSGG晶体，并对其吸收、荧光光谱、能级寿命及激光性能进行了对比研究，结果表明，在3at% Cr3+浓度掺杂的晶体中，其输出功率、激光斜效率等参数均有较大提高。

相关研究成果发表在Optics Express上。该研究得到了国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划的资助。

图1.氙灯泵浦键合GYSGG/Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶体的示意图

图2.Cr,Er,Pr:GYSGG和键合GYSGG/Cr,Er,Pr:GYSGG激光棒的热分布。（a）晶体棒表面的热分布；（b）键合面位置的热分布。

图3.Cr,Er,Pr:GYSGG和键合GYSGG/Cr,Er,Pr:GYSGG晶体的光束质量因子M2

图4.不同频率和泵浦功率下2at.% Cr,Er:YSGG和3at.% Cr,Er:YSGG晶体的激光输出