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2020-11-12
近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所微納光電子功能材料實(shí)驗(yàn)室在中紅外氟化物激光晶體研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。
氟化物晶體以較低的最大聲子能量、較寬的透光范圍和較高的紅外透過(guò)率等優(yōu)點(diǎn)成為中紅外激光器的重要增益介質(zhì)材料。LaF3晶體具備氟化物晶體諸多優(yōu)點(diǎn)：最大聲子能量低（360 cm-1），透光范圍寬（T>85%, 0.19~10 μm），La3+不含4f電子，具有封閉的殼層，適合做中紅外激光基質(zhì)材料。較為廣泛的中紅外激活離子是Er3+離子，利用Er3+:4I11/2→4I13/2躍遷已在多種基質(zhì)材料中獲得2.7~2.9 μm波段瓦級(jí)連續(xù)激光。目前，Er摻雜LaF3晶體的研究尚需探索，對(duì)該材料的研究有希望提供一種新型的中紅外激光增益介質(zhì)。
研究團(tuán)隊(duì)采用坩堝下降法生長(zhǎng)了高質(zhì)量Nd,Er:LaF3和Er:LaF3晶體，分析晶體結(jié)構(gòu)、分凝和光譜特性。采用808 nm LD激發(fā)源，在Nd,Er:LaF3晶體探測(cè)到強(qiáng)烈的2.7μm熒光，發(fā)射截面為1.3×10-20 cm2，說(shuō)明Nd3+離子為激光上能級(jí)Er3+:4I11/2提供一條有效的泵浦通道，解決了Er3+離子普遍存在的980 nm處吸收截面低的問(wèn)題。同時(shí)，Nd3+摻雜前后，激光上能級(jí)的熒光壽命由15.68 ms變?yōu)?.48 ms，激光下能級(jí)的熒光壽命由22.60 ms變?yōu)?.37 ms，有效消除了自終止效應(yīng)。
研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。此外，研究團(tuán)隊(duì)此前在其他中紅外激光晶體的生長(zhǎng)和性能研究中也取得系列研究進(jìn)展（Journal of Luminescence, 2020, 228: 117620；Journal of Luminescence, 2019, 210: 142-145；Infrared Physics & Technology, 2017, 87: 65-71.）
圖Er:LaF3、Nd,Er:LaF3晶體及Er3+三微米激光上、下能級(jí)壽命
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