共掺三价铬离子提高近、中红外激光晶体性能研究获新进展

来源:激光谷    关键词:激光晶体, 激光, 激光技术,    发布时间:2019-04-23

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日前,中科院合肥研究院安徽光机所孙敦陆研究员课题组在1.06微米近红外和2.7-3微米中红外激光晶体的研究方面取得一系列研究新进展。

1.06微米激光广泛应用于加工、医疗、通讯、显示等领域。Nd3+掺杂钇铝石榴石晶体具有物理化学性质稳定、机械强度和硬度高及热学性质优良等优点,适合高功率激光运转。然而,由于Nd3+在YAG基质晶体中的有效分凝系数较低,不适合高浓度掺杂。此外,闪光灯泵浦Nd3+单掺的YAG晶体还有着激光输出能量和效率低的问题。

针对以上问题,该课题组张会丽博士后等人通过共掺Cr3+作为敏化剂,提高闪光灯泵浦效率,同时共掺Cr3+还可以提高晶体的抗辐射性能。采用熔体提拉法成功生长出了高光学质量的Cr,Nd:YAG晶体,在重复频率为40赫兹时,实现了最大平均输出功率20.24W,电光效率3.00%和斜效率3.77%的激光输出,而在相同条件下,在Nd:YAG晶体上其值仅分别为13.32W、1.97%和2.47%,结果表明,通过掺入敏化离子Cr3+可有效地提高激光性能,并且对光束质量影响较小。

2。7-3微米中红外激光广泛应用于生物医学、大气探测及科学研究等领域。该课题组采用提拉法生长了Er:YAG和Cr,Er:YAG晶体,对晶体质量、光谱、激光性能及光束质量进行了对比研究。重复频率为5赫兹时,在Cr,Er:YAG晶体上实现了最大单脉冲能量1。52焦耳,斜效率1。80%,电光效率1。28%的2。94微米中红外激光输出,而在相同条件下,在Er:YAG晶体上其值仅分别为0。99焦耳、1。31%和0。83%,结果表明,共掺Cr3+使得Cr,Er:YAG晶体的中红外激光输出能量和效率均得到较大提高。

研究人员表示,以上工作对于提高1.06微米近红外及2.7-3微米中红外激光晶体的性能并推进其实际应用具有重要意义。相关研究成果分别以《共掺Cr3+对Cr,Nd:YAG晶体的光谱和1.06微米激光性能影响的研究》和《共掺Cr3+提高Er:YAG晶体单脉冲能量和激光效率的研究》为题,发表在学术期刊Optical Engineering和Infrared Physics &Technology上。