近期，中科院合肥研究院安光所孫敦陸研究員課題組在Er³⁺摻雜中紅外激光晶體的研究方面再次取得一系列研究新進展：在一種抗輻射激光晶體上進一步實現了高功率、高重復頻率的2.79微米輸出；在另一種晶體上實現了2.71和2.73微米雙波長偏振激光輸出。相關研究結果已分別發表在Optics Letters、Optics Express和Optical Materials上。

　　2.7–3微米中紅外激光在生物醫學、科學研究和大氣探測等方面有著廣泛的應用。特別是高峰值功率和高重復頻率的2.7–3微米激光，在光電對抗和非線性光學領域的應用引起了廣泛關注。

　　在前期研究工作的基礎上，該課題組采用966nmLD側面泵浦方式，進一步研究了Er,Pr:GYSGG晶體的激光性能。在重復頻率為125赫茲、脈沖寬度200微秒條件下，實現了最大輸出功率8.86瓦、電光效率和斜效率分別為7.7%和14.8%的激光輸出。結果表明，通過摻入退激活離子Pr³⁺和LD側面泵浦，可獲得高性能的2.79 微米激光。

　　此外，該課題組還在Er:YAP晶體上實現了LD端面泵浦的2710和2728納米雙波長偏振激光輸出。通過不同尺寸Er:YAP晶體元件的熱模擬分析、激光性能和光束質量的對比研究發現，適當的尺寸有利于減小晶體的熱透鏡效應、提高激光效率。

　　同時，他們還首次采用提拉法生長出了高光學質量的Er,Pr:YAP晶體。研究發現，能級耦合離子Pr³⁺的摻入有利于降低激光閾值、提高激光效率。但Er³⁺和Pr³⁺離子的摻雜濃度仍需進一步優化。

　　該研究得到國家自然科學基金和國家高技術等項目的資助。

　　文章鏈接:    http://8.18.37.105/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-17-4312 

　　http://8.18.37.105/oe/abstract.cfm?uri=oe-26-22-28421&origin=search 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925346718304294 

　　圖1 966nm LD側面泵浦Er,Pr:GYSGG晶體的示意圖

　　圖2 不同重復頻率與輸入功率下的激光輸出

　　圖3 Er,Pr:GYSGG晶體的光束質量因子M2

　　圖4 Er:YAP晶體和970 nm LD泵浦裝置示意圖

　　圖5 不同尺寸與泵浦功率條件下的激光輸出功率 (a) 973 nm LD 連續模式下泵浦；(b) 962 nm LD 連續模式下泵浦

　　圖6 不同尺寸Er:YAP晶體的光束質量因子M2 (a) 1×1×5 mm3; (b) 2×2×5 mm3; (c) 3×3×5 mm3

　　圖7 Er:YAP和Er,Pr:YAP晶體的熒光衰減曲線