合肥研究院在探索新型三价铒掺杂中红外激光晶体及2.7微米激光调Q方面获进展

内容来源：中国科学院

近日，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研究员孙敦陆课题组在探索新型三价铒（Er3+）掺杂中红外激光晶体及2.7微米激光调Q等方面取得一系列进展：采用提拉法生长了高浓度Er3+掺杂镥钪镓石榴石激光晶体，并实现了较高光束质量的2.79微米激光输出；采用LGS晶体作为调Q晶体，在氙灯泵浦Er,Pr:YAP晶体中成功实现了兆瓦级的电光调Q激光输出，相关研究结果已分别发表在Optics Express 和OSA Continuum 期刊上。

2.7-3微米波段的中红外激光处于水的强吸收带，在生物医学、科学研究、激光遥感和大气探测等方面有着广泛的应用，尤其是高峰值功率和高光束质量的2.7-3微米激光在外科手术、光电对抗和光参量振荡中具有重要的应用。

采用973纳米LD端面泵浦的Er:LuSGG激光晶体，基于较大的晶格场强和较低的声子散射速率，目前实现了最大输出能量为789毫瓦、斜效率为24.4%和光光转化效率为20.2%的2795纳米连续基横模激光输出，对应的光束质量为Mx2/My2=1.30/1.33。通过优化谐振腔结构（输出镜透过率、腔长和腔镜曲率等）和使用更接近966纳米波长的泵浦源等方法有望进一步提升激光的最大输出能量和斜效率。

另外，安徽光机所科研团队在前期对Er掺杂YAP晶体的光谱及激光性能的研究基础上，进一步研究了氙灯泵浦Er,Pr:YAP晶体在自由运转和电光调Q模式下的激光性能。在自由运转模式中，5赫兹重复频率下，获得了最大单脉冲能量346毫焦的2.71和2.73微米双波长激光输出；在调Q模式中，5赫兹重复频率下，获得了最大单脉冲能量63.4毫焦、脉冲宽度40纳秒的激光输出，对应的峰值功率达1.59兆瓦。

该研究得到国家自然科学基金、替代专项及重点研发计划等的资助。

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