新型晶體提高中紅外激光器的性能

發(fā)布:cyqdesign 2024-05-31 15:29 閱讀:451

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院(HFIPS)孫敦陸研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用Czchralski(Cz)方法成功合成了新型中紅外Ho,Pr:YAP和Er:YGGAG晶體,并通過熱鍵合技術(shù)提高了激光二極管(LD)側(cè)泵浦Er:YSGG晶體的連續(xù)波激光性能。研究成果發(fā)表在《光學(xué)快報》上。

2.7~3 μm 中紅外激光器位于水分子的強吸收波段,在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)遙感、非線性光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

利用 1150nm 拉曼激光對 Ho,Pr:YAP 晶體進行末端泵浦的實驗裝置示意圖。

在最近的一項研究中,科學(xué)家們找到了一種使激光器更強大、更高效的方法。通過調(diào)整激光材料中的成分,他們發(fā)現(xiàn)激光的性能可以得到改善。具體來說,他們增加了一種Ho3+ 離子成分的濃度,并添加了適量的另一種 Pr3+離子成分。

這一調(diào)整抑制了 “自終止效應(yīng)”,從而提高了激光的運行效率。利用 Cz 方法,他們培育出了一種新型 Ho、Pr:YAP 晶體,可在 3 微米左右的范圍內(nèi)發(fā)射激光。與老式的 Ho:YAP 激光器相比,這是一項重大改進,因為它開始工作所需的泵浦功率更低,輸出激光的效率更高。

此外,科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn),通過在 YAG 晶體中共同摻入適量的 Gd3+和Ga3+離子,晶體的無序性會增加,從而導(dǎo)致中紅外區(qū)域的寬發(fā)射。利用 Cz 方法生長出了一種新的 Er:YGGAG 晶體,從而實現(xiàn)了 2.8 微米左右的中紅外可調(diào)諧超短激光。

為了解決連續(xù)波激光輸出的限制,研究人員開發(fā)了一種熱鍵合技術(shù)。通過將未摻雜的 YSGG 晶體與另一塊 Er:YSGG 晶體的兩個端面粘合在一起,他們成功地降低了 “熱效應(yīng)”。這使得激光性能大大提高,最大輸出功率達到 28.02 瓦。

這些研究人員為開發(fā)全固態(tài)中紅外激光器奠定了材料基礎(chǔ),并為設(shè)計和開發(fā)新型高效中紅外激光器增益材料提供了參考。

相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2024-05-crystals-mid-infrared-laser.html

論文鏈接:https://dx.doi.org/10.1364/OE.517771

關(guān)鍵詞: 激光器
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