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2020-09-12
近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室在可應(yīng)用于近紅外激光的Nd:CeF3晶體研究中取得進展，揭示該晶體的偏振吸收與發(fā)射光譜及熱學(xué)性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Luminescence上。
近紅外波段激光在環(huán)境監(jiān)測、激光通信及醫(yī)療等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。Nd3+離子摻雜材料由于具有豐富的躍遷譜線、較低的激光閾值以及良好的商用LD泵浦源匹配性，成為近紅外波段激光輸出的熱門選擇。然而，由于Nd3+離子半徑較大，分凝系數(shù)極低，導(dǎo)致其難以在現(xiàn)有基質(zhì)中實現(xiàn)高濃度摻雜，限制基于Nd3+離子的近紅外激光的進一步發(fā)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0.5 at.%、尺寸為Φ20 mm × 35 mm的Nd:CeF3晶體，并對其進行偏振光譜及熱學(xué)性能測試。結(jié)果表明，該晶體σ偏振在1070 nm處具有2.53 ×1020 cm2的發(fā)射截面及0.406 ms的熒光壽命，量子效率為78%；c向熱導(dǎo)率為1.57 W/m/K，且同摻雜濃度下的熱導(dǎo)率損失低于YAG晶體。此外，Nd3+在CeF3晶體中有效分凝系數(shù)為0.63，高于目前常用的YAG和YVO4等晶體，更易實現(xiàn)高濃度摻雜。該研究為Nd:CeF3晶體在近紅外波段實現(xiàn)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(fā)項目、國家自然科學(xué)基金等的支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022231320306086
Nd:CeF3晶體的近紅外熒光光譜及4F3/2→4I11/2 躍遷擬合曲線
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