中科院在高效抗辐射中红外激光晶体研究中取得进展

2.7~3μm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具有重要的应用前景。近期，在国家自然科学基金的资助下，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光中心研究员孙敦陆课题组在高效抗辐射2.7~3微米中红外激光晶体的探索方面取得了一系列新进展，其研究成果相继发表在美国光学学会(OSA)期刊Optics Letters,Optics Express上。

在激光晶体的抗辐射性能研究方面，研究人员采用60Co γ射线源，对Er:GYSGG、Yb,Er,Ho:GYSGG晶体在100 Mrad γ射线辐照前后的吸收、荧光光谱、能级寿命及激光特性等进行了对比研究，表明这种新型晶体具有优良的抗辐射性能(Optics Letters,2013,38:1218-1220)。

在提高中红外晶体激光效率及高重复频率下的激光性能方面，通过掺入Pr3+、Ho3+等退激活离子及Yb3+、Cr3+等敏化离子，研究了它们对Er:GYSGG晶体在2.7~3μm吸收、荧光光谱、能级寿命、激光性能等方面的影响。结果显示，退激活离子掺入后，晶体的激光下能级寿命得到了降低，激光效率及高重复频率下的激光性能得到了提升，为该类晶体的实际应用奠定了基础(Optics Letters,2015,40:4194-4197；Optics Express,2013, 21:23425-23432)。

此外，该课题组近年来一直致力于晶体热键合技术及相关性能研究。在GYSGG/Er,Pr:GYSGG热键合复合激光晶体中，晶体端面温度降低，热透镜效应得到改善，激光性能明显提高，纯的GYSGG晶体作为端帽可起到热沉冷却的作用，有利于实现高性能LD端面泵浦的固体激光(Optics Express, 2014,22:23795-23800)。

相关工作得到国家自然科学基金面上项目和重大研究计划培育项目的资助研究。

图1. 100 Mrad γ射线辐照前后Yb,Er,Ho:GYSGG的激光输出功率曲线。图2. Cr,Er,Pr:GYSGG晶体在1~60Hz重复频率下的激光特性曲线。

图3. Er,Pr:GYSGG晶体上下能级荧光衰减曲线。图4. 端面泵浦Er,Pr:GYSGGG和GYSGG/Er,Pr:GYSGG晶体温度分布。图5. 端面泵浦Er,Pr:GYSGG和GYSGG/Er,Pr:GYSGG激光输出功率特性。