近日，中科院合肥研究院健康所醫用激光技術實驗室江海河研究員課題組與(yu) 中電科集團合作，在中紅外波段聲光調Q技術研究方麵取得重要進展：首次實現了铌酸鋰 (LiNbO3) 晶體(ti) 聲光開關(guan) 及其在2.79 μm Er,Cr:YSGG激光器中的高效率調Q輸出。相關(guan) 成果已在國際光學期刊Optics Letters上發表。

聲光調製器作為(wei) 調Q開關(guan) 廣泛的應用於(yu) 激光器來獲得高重頻、窄脈寬激光輸出。雖然3 μm波段的幾種聲光Q開關(guan) 已取得初步成果，但其中聲光介質和換能器通常是不同的材料，這對器件的製作工藝提出了較高的要求，也增加了超聲傳(chuan) 播過程中的能量損失。因此，用聲光介質和換能器相同的材料製作的性能優(you) 良、製作工藝簡單的調製器是必要的。

铌酸鋰晶體(ti) 是一種傳(chuan) 統的多功能晶體(ti) 。近年來，極低光學損耗、光電功能豐(feng) 富的铌酸鋰薄膜光子學器件得到了迅速發展，铌酸鋰有望在集成光子學領域替代矽材料，為(wei) 突破通信領域功耗大、速度慢的瓶頸性問題提供解決(jue) 方案。自1937年發現铌酸鋰晶體(ti) 以來，雖然它具有良好的聲光特性，長期以來都被作為(wei) 換能器材料，但是一直未能實現塊狀晶體(ti) 的激光聲光調Q開關(guan) 。本研究實現了聲光介質和換能器同質和一體(ti) 化，即能簡化製作工藝，降低輔助成本，也能降低超聲能量的損失，使得铌酸鋰聲光Q開關(guan) 的衍射效率達到57% (圖1)，且铌酸鋰晶體(ti) 具有較高的抗損傷(shang) 閾值(>200 MW/cm2)。

自主研製的2.79 μm Er,Cr:YSGG聲光調Q激光器驗證了所設計的铌酸鋰聲光Q開關(guan) 具有良好的聲光調Q性能 (圖2)，在50 Hz的高重複頻率下得到了脈衝(chong) 能量為(wei) 17.6 mJ、脈衝(chong) 寬度為(wei) 55.2 ns、峰值功率為(wei) 319 kW的激光輸出，研製的Er,Cr:YSGG 铌酸鋰聲光調Q激光器能夠實現穩定的、高峰值功率的激光輸出。

本研究表明，铌酸鋰晶體(ti) 具有較高的衍射效率、較高的抗損傷(shang) 閾值和良好的聲光調Q性能，是3-5μm中紅外波段高功率激光器的新型聲光開關(guan) 。同時，本研究為(wei) 探索同質材料直接鍵合成為(wei) 一體(ti) 化聲光器件的可能性邁進了一步。

文章鏈接：https://doi.org/10.1364/OL.477264

圖1. 铌酸鋰聲光Q開關(guan) 的衍射效率隨驅動功率的變化曲線

圖2. PRF=50 Hz時，脈衝(chong) 能量、脈衝(chong) 寬度隨泵浦能量的變化曲線