近期，安光所激光技术中心孙敦陆研究员课题组在2.79微米中红外激光晶体的探索方面又取得了一系列研究进展，相关成果已发表在Optics Express: 2017,25(18):21349-21357；Optical Engineering: 2017, 56(10):107111上。
2.7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，该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；根据理论分析结果，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，从而有效改善了晶体的热透镜效应，通过以上措施，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。该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。
以上工作对于提高2.7至3微米中红外激光晶体的性能并促进其实用化具有重要意义。
相关工作得到国家自然科学基金及国家高技术项目的资助研究。
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 在不同频率和泵浦功率下2 at.% Cr,Er:YSGG和3?at.% Cr,Er:YSGG晶体的激光输出
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