上海光机所在掺钕钆钇钪铝石榴石激光晶体研究方面获进展

近日，中科院上海光机所先进激光与光电功能材料部激光晶体研究中心在Nd:GYSAG ((Gd0.6Y0.4)3Sc2Al3O12) 激光晶体研究方面取得进展，相关成果以“Efficient discrete tuning lasers of Nd:GYSAG crystal in 1μm wavelength region”为题发表于Infrared Physics & Technology。

传统掺钕石榴石激光晶体（如Nd:YAG）因基质结构有序，发射光谱线宽较窄 (~1 nm)，制约了多波长激光输出能力。

研究团队基于钆钪铝石榴石 (GSAG) 体系，创新性引入Y³⁺离子形成钆钇钪铝石榴石 (GYSAG),有效拓展了激光介质光谱带宽，提高了多波长激光输出能力。首次生长出1.2 at %Nd:GYSAG 晶体，研究了晶体光谱性能和激光特性。采用平凹谐振腔，获得了波长为1.062 μm斜率效率为51%的连续激光，在9.09 W的吸收泵浦功率下，输出功率达到4.61 W。根据晶体光谱特性，设计了三镜折叠腔，在腔内插入双折射滤波片进行了离散调谐激光实验，在1048–1120 nm范围内精准分离出9个特征波长，分别对应1048.1、 1060.3、 1062.2、 1065.7、1074.2、1099.4、1107.0、1112.5、1119.9 nm。与Nd:GSAG 晶体相比，Nd:GYSAG 可以获得更高的输出功率和效率以及更多调谐波长的激光。研究结果表明： Nd:GYSAG 是一种可产生多波长激光的新型晶体材料，适用于同时需要多种激光波长的复杂应用场景。

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图1. Nd:GYSAG晶体不同输出透过率连续激光结果

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图2. Nd:GYSAG晶体的离散调谐激光及对应光谱(a) 1048.1、1060.3、1062.2、1065.7、1074.2、1107.0 nm；(b) 1099.4、1112.5、1119.9 nm。

该研究工作得到了国家自然科学基金委等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.infrared.2024.105682