1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
Er3+近3 μm激光是高精度激光手术的理想光源, 此外其本身可作为中远红外激光系统的泵浦源, 对长波激光的发展具有重要价值。研究表明, Er离子间的合作上转换能够抑制激光下能级寿命过长引起的粒子阻塞, 显著提高激光效率。据此提出的“高浓度掺杂”方案造成了增益晶体严重的热效应, 限制了激光功率提升。本文简要总结了关于掺Er3+晶体激光自终止和合作上转换的研究成果, 介绍了目前实现高功率近3 μm激光的实验方案及其研究进展, 对高功率Er3+近3 μm激光的发展进行了展望。
近3 μm激光 掺Er3+晶体 高功率激光 热效应 自终止 合作上转换 near 3 μm laser Er3+ doped single crystal high power laser thermal effect self-termination cooperative up-conversion
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室， 上海 201800
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
采用真空烧结制备了透明度良好的Tb3+，Yb3+共掺的(Tb0.01Y0.99-xYbx)2O3 (摩尔分数x=0，0.02，0.05，0.1)透明陶瓷。在484 nm的蓝光激发下，通过Tb3+离子的敏化作用，实现了Yb3+离子的下转换近红外发光。由Tb3+到Yb3+主要的能量传递机理为：Tb3+吸收484 nm的光子后将所吸收该光子的能量通过合作下转换的方式传递至两个Yb3+离子的激发态2F5/2能级，进而实现两个Yb3+离子的近红外发光。真空烧结对Tb4+的抑制、Y2O3晶格本身对Yb2+的抑制、Tb4+-Yb2+电荷转移态与Tb3+离子5D4能级之间较大的能隙以及Y2O3较低的声子能量等因素使得在484 nm激发下，由Tb3+经Tb4+-Yb2+电荷转移态后部分无辐射跃迁至Yb3+离子2F5/2能级的影响变得较小。另外，Y2O3较低的声子能量加之Tb3+离子5D4能级与Yb3+离子2F5/2能级之间较大的能隙(约1×105 cm-1)使得由Tb3+离子5D4能级无辐射跃迁至Yb3+激发态2F5/2，进而实现一个Yb3+离子的近红外发光在下转换近红外发光中的贡献也较小。
材料 透明陶瓷 近红外 能量传递 合作下转换发光
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
研究了Yb:YAG晶体的光谱特性, 通过不同掺杂浓度的Yb:YAG晶体的荧光寿命的测定, 确定了Yb3+在Yb:YAG晶体中的最佳掺杂浓度, 用合作上转换机制解释了高浓度掺杂时的荧光浓度猝灭效应, 研究了掺杂原子分数为0.2的晶体微片的激光性能。
Yn:YAG晶体 浓度猝灭 合作上转换
