综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

安光所在2.7~3微米中红外晶体制备及激光性能研究方面取得新进展

日期: 2024-04-03
浏览次数: 97
来源:仪表网 


近期,中国科学院合肥物质院安光所孙敦陆研究员课题组在2.7~3微米波段中红外晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展,相关研究成果分别以《Ho,Pr:YAP晶体的热学、光谱及~3微米连续激光性能》、《Er:YGGAG晶体的结构、光谱与激光性能》和《LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG晶体实现28.02瓦的2.8微米连续激光》为题发表在光学领域国际知名期刊Optics Express上,第一作者分别为乔阳博士研究生、陈玙威博士研究生和张会丽副研究员。
2.7~3微米中红外激光处于水分子的强吸收带,在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域有着广泛的应用前景。稀土离子Ho3+(钬离子)通过5I6至5I7的辐射跃迁,可产生3微米附近波段中红外激光。然而,Ho3+的激光下能级5I7的荧光寿命较长,容易产生自终止效应,不利于实现激光上、下能级之间的粒子数反转。针对这一问题,我们提出提高激活离子Ho3+的掺杂浓度,同时共掺适量能级耦合离子Pr3+(镨离子),以降低Ho3+激光下能级寿命,抑制自终止效应。采用熔体提拉法,成功生长出了4 at.% Ho3+、0.1 at.% Pr3+共掺YAP晶体,系统开展了晶体结构、晶体质量、热学、光谱及其激光性能的研究。由于退激活离子Pr3+的掺入,其激光下能级寿命由5.391毫秒降至1.121毫秒,同时激光上能级寿命变化较小,表明共掺Pr3+能够有效抑制自终止效应,有利于降低激光阈值、提高激光性能。采用1150纳米拉曼光纤激光器端面泵浦,在Ho,Pr:YAP晶体上实现了最大平均功率502毫瓦的~3微米连续激光输出,相应的斜效率为6.3%。与Ho:YAP晶体相比,其激光阈值降低,最大输出功率及效率均得到了提高。
稀土离子Er3+(铒离子)通过4I11/2至4I13/2的辐射跃迁,也可实现2.7-3微米中红外激光输出。石榴石结构的YAG晶体,具有良好的热学和光学性能,是性能优异的基质晶体。提出通过掺入适量的Gd3+(钆离子)和Ga3+(镓离子)分别取代基质中的Y3+(钇离子)和Al3+(铝离子),使得晶体无序度增加,导致荧光发射带非均匀展宽。采用熔体提拉法首次成功制备了高光学质量的30 at.% Er:YGGAG晶体,其在2786~2819纳米波段展现出了宽的荧光发射带,表明该晶体有利于实现可调谐超快激光。采用969纳米激光二极管(LD)端面泵浦,在重复频率400赫兹、脉宽600微秒条件下,实现了平均功率506毫瓦的~2.8微米激光输出,相应的斜效率和光-光转换效率分别为16.9%和12.4%,光束质量M2因子为1.53/1.39。结果表明,具有宽谱带的Er:YGGAG晶体是一种潜在的~2.8微米可调谐超快激光增益介质。
目前,LD泵浦Er:YSGG晶体的中红外脉冲激光已高达数十瓦,而连续激光输出功率仅有瓦级,采用连续LD侧面泵浦有望进一步提高连续激光输出功率。由于在激光运转过程中,激光增益介质内部会产生温度梯度,导致产生各种热效应,限制了激光输出功率和效率的提高。我们通过在Er:YSGG晶体棒的两端键合高热导率的未掺杂YSGG晶体作为端帽,以改善热效应。采用978纳米LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体,实现了最大平均功率28.02瓦的~2.8微米连续激光输出,这是目前报道的在氧化物晶体中获得最高功率的~2.8微米连续激光输出,相应的斜效率和光-光转换效率分别为17.55%和12.29%。其最大功率和斜效率均高于相同泵浦条件下的未键合Er:YSGG晶体,表明键合可有效改善热效应,提高激光性能。实验测试并理论计算了LD侧面泵浦未键合Er:YSGG晶体和YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体在不同泵浦功率下的热焦距,结果表明,YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体更适于在高泵浦功率下工作。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、替代专项、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金的支持。



Hot News / 相关推荐
  • 2024 - 04 - 12
    点击次数: 1
    2024年4月12日上午,市稀土协会秘书长吴建思、副秘书长崔中倪赴松江,拜访协会副会长,上海华明高纳稀土新材料有限公司董事长高玮。高玮董事长对协会秘书处的来访表示热烈欢迎,并详细介绍了企业总体架构,去年及今年初的生产和经营情况,主要产品的产量、应用场景及销售情况,目前正在研发和中试的产品的先进性和创新点、实施进展、市场展望,以及公司未来发展规划和愿景等内容。在参观公司的生产车间,及仔细聆听了介绍后...
  • 2024 - 04 - 12
    点击次数: 2
    2024年4月12日上午,市稀土协会秘书长吴建思、副秘书长崔中倪赴松江,拜访协会副会长,上海华明高纳稀土新材料有限公司董事长高玮。高玮董事长对协会秘书处的来访表示热烈欢迎,并详细介绍了企业总体架构,去年及今年初的生产和经营情况,主要产品的产量、应用场景及销售情况,目前正在研发和中试的产品的先进性和创新点、实施进展、市场展望,以及公司未来发展规划和愿景等内容。在参观公司的生产车间,及仔细聆听了介绍后...
  • 2024 - 04 - 12
    点击次数: 2
    来源:LED在线连日来,受连绵阴雨天气影响,江西赣南地区蔬菜生长较慢。赣州市大余县的蔬菜种植基地通过运用稀土转光膜、稀土LED光源补光等农业技术,为大棚蔬菜生长保驾护航,保障蔬菜正常供应上市。在大余县黄龙镇大合村种植基地,辣椒、西红柿等新鲜蔬菜挂满枝头,生机勃勃。江西恒裕生态农业科技有限公司的工作人员介绍,正在采摘的蔬菜大棚使用了由中国科学院支持的稀土转光膜,比起普通蔬菜大棚膜,能更好地吸收光照,...
  • 2024 - 04 - 12
    点击次数: 2
    来源:cnbeta科学家们开发出了一种创新方法,通过结合能吸引较轻或较重元素的物质,分离对清洁能源技术至关重要的镧系元素。这一工艺有望降低稀土元素提取对环境的影响和成本,提高工业应用的效率和可扩展性。镧系元素与清洁能源被称为镧系元素的金属具有宝贵的特性,可用于电动汽车和风力涡轮机等清洁能源技术以及许多其他应用。这些元素包括几种关键材料。在自然界中,镧系元素经常混合在一起。工业界必须将它们分离出来,...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务