中国科学院合肥物质科学研究院孙敦禄教授领导的课题组利用Czchralski(Cz)方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。
研究结果发表在《光学快报》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阔的应用前景。
在最近的一项研究中,科学家们找到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组件,他们发现性能可以提高。具体来说,他们增加了Ho的一种成分的浓度3+离子并加入适量的另一种组分 Pr3+离子。
这种调整通过抑制“自终止效应”来帮助提高激光操作的效率。使用Cz方法,他们能够生长出一种新的Ho,Pr:YAP晶体,以发射大约3微米的激光。与旧的Ho:YAP激光器相比,这是一个重大改进,因为它需要更少的泵浦功率来开始工作,并且更有效地输出激光。
此外,科学家还发现,通过共掺杂适量的Gd3+和 Ga3+离子进入YAG晶体后,晶体无序性增加,导致中红外区域的广泛发射。使用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和超短激光。
为了解决连续波激光输出的局限性,研究人员开发了一种热键合技术。通过将未掺杂的YSGG晶体粘接到另一个Er:YSGG晶体的两个端面上,他们设法减少了“热效应”。这使得激光性能要好得多,最大输出功率达到 28.02 瓦。
这些研究人员为全固态中红外激光器的发展奠定了材料基础,为新型高效的中红外激光增益材料的设计与开发提供了参考。