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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

上海光機(jī)所3微米激光晶體研究獲進(jìn)展

2020-09-27 上海光學(xué)精密機(jī)械研究所

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室在3微米激光晶體研究中取得進(jìn)展。

　　近年來(lái)，無(wú)序晶體材料以超寬帶的發(fā)光特性，成為超快激光領(lǐng)域重要的增益介質(zhì)。ABCO₄型（A=Ca，Sr，Ba；B=稀土元素；C=Ga，Al或過(guò)渡元素）激光晶體以高的結(jié)構(gòu)無(wú)序度、優(yōu)良的熱學(xué)性能和較低的聲子能量，被認(rèn)為是有可能獲得商用發(fā)展的超快激光增益介質(zhì)，可應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、科研等領(lǐng)域。隨著1.15微米半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展，鈥離子（Ho³⁺）3微米中紅外發(fā)光的泵浦問(wèn)題得以解決。因此，研究鈥摻雜CaGdAlO₄晶體（Ho：CaGdAlO₄）對(duì)于實(shí)現(xiàn)直接激光二極管泵浦的中紅外超快激光具有實(shí)用價(jià)值。

　　研究團(tuán)隊(duì)采用提拉法生長(zhǎng)Ho：CaGdAlO₄和Ho，Pr：CaGdAlO₄晶體，分析晶體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)分凝與偏振光譜性能。Ho³⁺:⁵I₆→⁵I₇躍遷呈寬帶熒光特性，發(fā)射波長(zhǎng)從2750nm延伸至3000nm，為中紅外超短脈沖的產(chǎn)生提供頻譜保障。但激光下能級(jí)的壽命（8.64ms）遠(yuǎn)大于上能級(jí)（0.22ms），影響激光效率且易出現(xiàn)激光自終態(tài)瓶頸效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，共摻雜Pr³⁺離子對(duì)3微米激光下能級(jí)（Ho³⁺：⁵I₇）起有效退激活作用，退激活效率達(dá)96.2%。共摻Pr³⁺離子使Ho，Pr：CaGdAlO₄晶體中紅外熒光增強(qiáng)。相應(yīng)的3微米激光實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Luminescence上，研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。

　　此外，研究團(tuán)隊(duì)此前在新型中紅外氟化物激光晶體的生長(zhǎng)和性能研究中也取得系列研究進(jìn)展（Journal of Alloys and Compounds，2020，827：154268：Journal of Luminescence，2019，210：142-145：Journal of Luminescence，2018，203: 730-734）。

　　論文鏈接

圖1.Pr³⁺共摻前后3微米熒光光譜

圖2.Pr³⁺共摻前后Ho³⁺三微米激光上、下能級(jí)壽命對(duì)比

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室在3微米激光晶體研究中取得進(jìn)展。
　　近年來(lái)，無(wú)序晶體材料以超寬帶的發(fā)光特性，成為超快激光領(lǐng)域重要的增益介質(zhì)。ABCO4型（A=Ca，Sr，Ba；B=稀土元素；C=Ga，Al或過(guò)渡元素）激光晶體以高的結(jié)構(gòu)無(wú)序度、優(yōu)良的熱學(xué)性能和較低的聲子能量，被認(rèn)為是有可能獲得商用發(fā)展的超快激光增益介質(zhì)，可應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、科研等領(lǐng)域。隨著1.15微米半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展，鈥離子（Ho3+）3微米中紅外發(fā)光的泵浦問(wèn)題得以解決。因此，研究鈥摻雜CaGdAlO4晶體（Ho：CaGdAlO4）對(duì)于實(shí)現(xiàn)直接激光二極管泵浦的中紅外超快激光具有實(shí)用價(jià)值。
　　研究團(tuán)隊(duì)采用提拉法生長(zhǎng)Ho：CaGdAlO4和Ho，Pr：CaGdAlO4晶體，分析晶體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)分凝與偏振光譜性能。Ho3+:5I6→5I7躍遷呈寬帶熒光特性，發(fā)射波長(zhǎng)從2750nm延伸至3000nm，為中紅外超短脈沖的產(chǎn)生提供頻譜保障。但激光下能級(jí)的壽命（8.64ms）遠(yuǎn)大于上能級(jí)（0.22ms），影響激光效率且易出現(xiàn)激光自終態(tài)瓶頸效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，共摻雜Pr3+離子對(duì)3微米激光下能級(jí)（Ho3+：5I7）起有效退激活作用，退激活效率達(dá)96.2%。共摻Pr3+離子使Ho，Pr：CaGdAlO4晶體中紅外熒光增強(qiáng)。相應(yīng)的3微米激光實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。
　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Luminescence上，研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。
　　此外，研究團(tuán)隊(duì)此前在新型中紅外氟化物激光晶體的生長(zhǎng)和性能研究中也取得系列研究進(jìn)展（Journal of Alloys and Compounds，2020，827：154268：Journal of Luminescence，2019，210：142-145：Journal of Luminescence，2018，203: 730-734）。
　　論文鏈接
　　圖1.Pr3+共摻前后3微米熒光光譜
　　圖2.Pr3+共摻前后Ho3+三微米激光上、下能級(jí)壽命對(duì)比
　　

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