近日，中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室在可應用於(yu) 近紅外激光的Nd:CeF₃晶體(ti) 研究中取得進展，揭示該晶體(ti) 的偏振吸收與(yu) 發射光譜及熱學性能。相關(guan) 研究成果發表在Journal of Luminescence上。

　　近紅外波段激光在環境監測、激光通信及醫療等領域具有應用潛力。Nd³⁺離子摻雜材料由於(yu) 具有豐(feng) 富的躍遷譜線、較低的激光閾值以及良好的商用LD泵浦源匹配性，成為(wei) 近紅外波段激光輸出的熱門選擇。然而，由於(yu) Nd³⁺離子半徑較大，分凝係數極低，導致其難以在現有基質中實現高濃度摻雜，限製基於(yu) Nd³⁺離子的近紅外激光的進一步發展。

　　研究團隊使用帶保護氣氛的坩堝下降法，生長摻雜濃度為(wei) 0.5 at.%、尺寸為(wei) Φ20 mm × 35 mm的Nd:CeF₃晶體(ti) ，並對其進行偏振光譜及熱學性能測試。結果表明，該晶體(ti) σ偏振在1070 nm處具有2.53 ×10²⁰ cm²的發射截麵及0.406 ms的熒光壽命，量子效率為(wei) 78%；c向熱導率為(wei) 1.57 W/m/K，且同摻雜濃度下的熱導率損失低於(yu) YAG晶體(ti) 。此外，Nd³⁺在CeF₃晶體(ti) 中有效分凝係數為(wei) 0.63，高於(yu) 目前常用的YAG和YVO₄等晶體(ti) ，更易實現高濃度摻雜。該研究為(wei) Nd:CeF₃晶體(ti) 在近紅外波段實現激光輸出提供重要思路及參考。

　　研究工作得到國家科技部重點研發項目、國家自然科學基金等的支持。

Nd:CeF₃晶體(ti) 的近紅外熒光光譜及⁴F_3/2→⁴I_11/2 躍遷擬合曲線