合肥研究院2.79微米中红外激光晶体研究取得进展

2.7微米至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，孙敦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；理论分析结果表明，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，有效改善了晶体的热透镜效应，从而进一步提高了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。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。

相关研究成果发表在Optics Express上。该研究得到了国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划的资助。

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.不同频率和泵浦功率下2at.% Cr,Er:YSGG和3at.% Cr,Er:YSGG晶体的激光输出