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安光所在2.79微米中红外激光晶体研究方面再获新进展
日期:2018-01-30 作者:方忠庆
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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。

2.7~3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3 at% 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2.7~3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。

全文链接:https://doi.org/10.1117/1.OE.56.10.107111

https://doi.org/10.1364/OE.25.021349

 

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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