近期，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3微米激光晶體(ti) 研究方麵取得新進展。相關(guan) 成果發表於(yu) Journal of Luminescence。

　　無序晶體(ti) 材料以超寬帶的發光特性，近年來成為(wei) 超快激光領域重要的增益介質。ABCO₄型（A=Ca,Sr,Ba；B=稀土元素；C=Ga,Al或過渡元素）激光晶體(ti) 以高的結構無序度、優(you) 良的熱學性能和較低的聲子能量，被認為(wei) 是有希望獲得商用發展的超快激光增益介質，能夠應用於(yu) 醫療、軍(jun) 事、工業(ye) 、科研等領域。隨著1.15微米半導體(ti) 激光技術的發展，鈥離子（Ho³⁺）3微米中紅外發光的泵浦問題得以解決(jue) 。因此，研究鈥摻雜CaGdAlO₄晶體(ti) （Ho:CaGdAlO₄）對於(yu) 實現直接激光二極管泵浦的中紅外超快激光具有重要實用價(jia) 值。

　　研究團隊采用提拉法生長了Ho:CaGdAlO₄和Ho,Pr:CaGdAlO₄晶體(ti) ，分析了晶體(ti) 質量、結構、溶質分凝與(yu) 偏振光譜性能。Ho³⁺:⁵I₆→⁵I₇躍遷呈現寬帶熒光特性，發射波長從(cong) 2750nm延伸至3000nm，為(wei) 中紅外超短脈衝(chong) 的產(chan) 生提供了頻譜保障。然而，激光下能級的壽命（8.64ms）遠大於(yu) 上能級（0.22ms），嚴(yan) 重影響激光效率且容易出現激光自終態瓶頸效應。實驗發現，共摻雜Pr³⁺離子對3微米激光下能級（Ho³⁺:⁵I₇）起到有效退激活作用，退激活效率高達96.2%。進一步地，共摻Pr³⁺離子使Ho,Pr:CaGdAlO₄晶體(ti) 中紅外熒光得以增強。相應的3微米激光實驗正在進行中。

　　該工作得到了自然科學基金、科技部重點研發計劃等項目的支持。

　　此外，研究團隊此前在新型中紅外氟化物激光晶體(ti) 的生長和性能研究方麵也取得係列研究進展（Journal of Alloys and Compounds, 2020, 827: 154268; Journal of Luminescence, 2019, 210: 142-145； Journal of Luminescence, 2018, 203: 730-734）（微納光電子功能材料實驗室供稿）