氙灯抽运Er∶YAP晶体的中红外激光性能

采用氙灯抽运研究了原子数分数为10%的Er³⁺掺杂的YAP晶体在2.7～3μm波段的激光性能,使用3种不同透射率的输出镜,实现了最大输出能量为1173 mJ@1 Hz、1284 mJ@5 Hz、495 mJ@10 Hz、104 mJ@20 Hz的激光输出,对应的斜率效率分别为0.80%、0.99%、0.84%和0.44%。当重复频率为5 Hz,透射率为15%时,该晶体具有最大的输出能量和激光效率,相应的平均输出功率达到了6.42 W,约是目前已报道最好结果的4倍。测量了不同输入功率下Er∶YAP激光的光束质量,随着输入功率的增加,其光束质量逐渐下降。在输出激光中观察到了波长分别为2710,2728,2795,2918 nm的4条激光谱线。因此,Er∶YAP晶体可以实现优良的多波长中红外激光输出。     

Spectroscopic and radiation-resistant properties of Er,Pr:GYSGG laser crystal operated at 2.79 μm

We demonstrate the spectroscopic and laser performance before and after 100 Mrad gamma-ray irradiation on an Er,Pr:GYSGG crystal grown by the Czochralski method. The additional absorption of Er,Pr:GYSGG crystal is close to zero in the 968 nm pumping and 2.7-3 μm laser wavelength regions. The lifetimes of the upper and lower levels show faint decreases after gamma-ray irradiation. The maximum output powers of 542 and 526 mW with the slope efficiencies of 17.7% and 17.0% are obtained, respectively, on the GYSGG/Er,Pr:GYSGG composite crystal before and after the gammaray irradiation. These results suggest that Er,Pr:GYSGG crystal as a laser gain medium possesses a distinguished antiradiation ability for application in space and radiant environments.     

铒掺杂增益介质实现2.7—3 μm波段激光输出的研究进展

m波段掺Er³⁺激光增益介质凭借其独特的优点在生物医学、环境探测及非线性光学等领域有着重要的应用。但由于Er³⁺的⁴I13/2下能级寿命长于上能级⁴I11/2 ,导致激光阈值高、热效应严重等问题,众多研究者采取退激活、热键合、单晶光纤(single crystal fiber,SCF) 、级联激光及低声子能量等方式致力于探索低阈值、高光束质量的增益介质。近10年来,相较于同波段的其他介质,掺Er³⁺激光增益介质发展成熟,相应的激光性能日渐提升,有望在其应用领域得到进一步的发展。本文综述了以YAG(Y₃Al₅O₁₂)、YSGG(Y₃Sc₂Ga₃O₁₂)、YAP(YAlO₃)等为主的Er³⁺掺杂激光晶体、以Y₂O₃、Lu₂O₃为主的Er³⁺掺杂透明陶瓷和以ZBLAN(ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF)为主的Er³⁺掺杂氟锆玻璃的研究进展情况,其中重点介绍了相关结果与实验方案并对未来的发展趋势进行了展望。     

热键合、凹端面及晶体棒直径对Er∶YSGG中红外激光性能的影响

对热键合、凹端面及不同直径Er∶YSGG晶体棒的中红外激光性能进行了系统对比研究。晶体经高温退火、定向切割、端面精密抛光后,测量得到其平面度和表面粗糙度分别小于0.1λ@633nm和0.5nm。通过精密加工实现了YSGG与Er∶YSGG室温光胶,然后进行了高温热键合,透过谱表明键合界面基本无损耗,达到了一体化。热焦距结果表明,热键合、凹端面能够有效改善和补偿高功率泵浦条件下晶体的热透镜效应,有利于提高晶体的激光性能。对比未键合、热键合及凹面热键合Er∶YSGG晶体在968nm LD侧面泵浦条件下的激光性能发现,低频150Hz以下,键合与凹面并未表现出优势,三种棒的最大输出功率和斜效率分别均在24W和28%附近;但随重频增加,热效应逐渐加重,键合晶体良好散热能力和凹面热补偿效应使激光性能得到提高。在重频300Hz下,未键合、热键合及凹面热键合三种棒的最大输出功率分别为15.54,17.85和18.33W、斜效率分别为16.6%,18.3%和18.4%;重频600Hz条件下,三种棒的最大输出功率分别为9.4,13.32和13.18 W、斜效率分别为6.7%,8.6%和9%。此外,对比研究了...     

Nd:GSAG晶体生长、结构、光谱及激光性能

Nd:GSAG是重要的942 nm固体激光工作物质，在机载和星载水汽检测中有重要的应用。生长了低浓度Nd:GSAG晶体，通过与高掺杂浓度Nd:GSAG、Nd:YAG进行对比，研究了它的结构、光谱和激光性能。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG晶体在808.5 nm处的吸收系数为3.79 cm^-1，吸收截面为3.41×10^-20 cm²,⁴F_3/2上能级寿命为275μs，比掺杂原子数分数为1.20%的Nd:GSAG晶体高出22μs。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG晶体在942 nm和1060 nm处的激光半峰全宽分别为0.53 nm和0.59 nm，比Nd:YAG在946 nm和1064 nm处的激光半峰全宽0.66 nm和0.64 nm窄，表明其光波单色性更好。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG在942 nm处的斜效率和光光转换效率分别为5.5%和4.2%，优于Nd:YAG在946 nm处的斜效率(5.0%)和光光转换效率(3.2%)，但在1.06μm附...