1 北京雷生强式科技有限责任公司，北京 100015
2 固体激光技术重点实验室，北京 100015
采用感应加热提拉法，通过改进热场、更换原料、二次熔接生长，直接生长出了直径大于40 mm的Tm∶YAP/YAP复合晶体毛坯。复合晶坯等径部分YAP段长21 mm，Tm∶YAP段长44 mm，晶坯外观完整，具有良好的光学均匀性和均匀的应力分布。绿光激光和He-Ne激光照射下，晶坯复合界面无散射、无气泡。复合界面两侧干涉条纹基本连续，透过波前差异小。从复合晶坯上加工出了直径5 mm、总长30 mm、端头不掺杂YAP晶体长4 mm的单端Tm∶YAP复合晶体元件，其光学质量优异。在1 940 nm固体激光器上采用激光二极管单端泵浦进行了激光性能测试，在泵浦注入功率为117.7 W条件下实现了42.8 W激光输出，输出功率、转换效率和光斑质量均优于非复合激光晶体。
掺铥铝酸钇 复合激光晶体 直接生长 提拉法 干涉条纹 激光 Tm∶YAP composite laser crystal direct growth Czochralski method interference fringe laser
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
3 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
研究了b轴10 at.% Er∶YAP晶体的偏振吸收和输出特性以及多波长激光运转特性。 首次测量了Er∶YAP晶体的偏振吸收光谱, 结果显示晶体对偏振方向平行于a轴和c轴的偏振光在4I11/2能级对应的吸收峰附近的最大吸收系数分别为4.606 3 cm-1 (975.2 nm处)和2.936 6 cm-1(967.6 nm处), 因此选择合适波长的线偏振光作为泵浦光有利于提高晶体对泵浦光的吸收效率, 从而改善激光性能; 在氙灯泵浦的激光实验中, 自由运转条件下实现了2 710, 2 728, 2 795和2 918 nm等4条谱线的激光输出, 并分别研究了各谱线的偏振特性和起振的阈值特性。 通过在谐振腔内加JGS石英片、 云母片、 K9镜片等选择性吸收片分别实现了2 918 nm单波长, 2 710, 2 821, 2 837和2 862 nm等四波长和2 710 nm单波长的激光输出。 测量了自由运转和不同选择性吸收片条件下的激光光谱, 并与不同选择性吸收片的透过谱及之前报道的荧光光谱进行对照分析, 证明通过调节谐振腔能够对Er∶YAP晶体中的起振谱线进行选择。 偏振激光实验结果表明除谱线2 918 nm是偏振方向平行于a轴的线偏振光, 谱线2 728 nm有时是偏振方向平行于c轴的线偏振光, 有时又是偏振椭圆长轴平行于YAP晶体a轴的部分偏振光外, 谱线2 710和2 795, 2 821, 2 837和2 862 nm均为偏振方向平行于c轴的线偏振光; 在LD端面泵浦条件下, 得到2 710, 2 728, 2 750和2 795 nm四条谱线的激光输出, 其中谱线2 750 nm首次在Er∶YAP晶体中实现激光输出, 这四条谱线均为偏振方向平行于晶体c轴的线偏振光; 此外, 首次测量了该晶体在8 K低温下的吸收光谱, 利用Gauss函数对光谱进行分峰拟合, 根据拟合结果对激光上下能级各斯塔克子能级进行了能级指认, 并结合Er∶YAP晶体激光光谱、 荧光光谱对可能的谱线跃迁进行了辨认。 Er∶YAP晶体偏振特性和多波长讥光运转特性的研究以及对后续Er∶YAP晶体调Q等技术的实现和电光调Q晶体的选择具有一定的指导意义。
掺铒铝酸钇晶体 偏振特性 多波长激光运转 能级指认 Er:YAP crystal Polarization characteristics Multi-wavelength laser operation Energy levels identify 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2325
1 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 江苏师范大学 物理与电子工程学院, 徐州 221116
可见光激光在数据存储、光通讯、激光显示、激光医疗、激光打印以及科学研究等领域具有非常重要的应用价值。随着蓝光LD泵浦源的商用化, 直接泵浦稀土离子掺杂激光晶体实现可见光激光输出吸引了人们极大的研究兴趣。目前, 可见光稀土离子主要集中在Pr 3+、Dy 3+、Tb 3+和Sm 3+等。其中, Pr 3+的研究较多, 发光波长涵盖面较广, 发射波段覆盖蓝光、绿光、红光、橙光; Dy 3+和Tb 3+因为能够发射黄光以填补Pr 3+的不足也吸引了广泛的研究; 此外, Sm 3+和Eu 3+也是典型的可见波段稀土发光离子。本文综述了近几年可见波段稀土离子掺杂激光晶体的研究现状, 主要以Pr 3+、Dy 3+、Tb 3+和Sm 3+掺杂YAlO3 (YAP)、Mg : SrAl12O19 (SRA)等晶体为研究对象, 总结了一套适合Pr 3+掺杂材料的判据, 对晶体生长、结构、热学性能、偏振光谱性能和激光性能进行了系统的研究。
激光晶体 可见光 铝酸钇 铝酸锶 综述 laser crystal visible laser YAlO3 (YAP) SrAl12O19 (SRA) review
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室， 北京 100015
简要分析了掺铥铝酸钇(Tm:YAP)晶体的能级结构及吸收光谱特性和磷化锗锌(ZGP)晶体的相位匹配特性，报道了一种在室温条件下工作的中红外光参量振荡器(OPO)。激光器输出的波长为3.88、4.00、4.14 μm，在脉冲频率为10 kHz时，最大输出功率为7.16 W，OPO抽运源到中波输出激光的光光转换效率为49.4%、斜率效率为48.9%。激光单脉冲宽度为81.47 ns，单脉冲能量为0.71 mJ，单脉冲峰值功率为8.78 kW，光束质量M2在X方向为3.8，Y方向为4.0。
激光器 中红外激光器 掺铥铝酸钇 磷化锗锌 光参量振荡器
长春理工大学应用化学与纳米技术吉林省高校重点实验室， 吉林 长春 130022
采用静电纺丝技术制备了聚乙烯吡咯烷酮PVP/［Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3］复合纤维，将其进行热处理，得到了YAlO3:Eu3+发光纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等技术对样品进行了表征。PVP/［Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3］复合纤维经1200 ℃焙烧2 h后，获得了YAlO3:Eu3+纳米纤维，属于正交晶系，空间群为Pnma。用Shapiro-Wilk方法检验了纤维直径分布情况，在95%的置信度下，纤维直径属于正态分布。PVP/［Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3］复合纤维表面光滑，纤维分散性较好，有很好的长径比，尺寸均一，平均直径为(152.9±26.0)nm；YAlO3:Eu3+纳米纤维的平均直径为(106.7±20.2)nm。在234 nm的紫外光激发下，YAlO3:Eu3+纳米纤维的主要发射峰位于590 nm和609 nm处，分别属于Eu3+的5D0→7F1跃迁和5D0→7F2跃迁，Eu3+ 掺杂离子浓度对YAlO3:Eu3+发射峰的峰型与位置均没有影响，当Eu3+ 掺杂离子浓度为5%时，YAlO3:Eu3+ 纳米纤维发光最强。
材料 纳米纤维 铝酸钇 静电纺丝
中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
基于激光跃迁截面、荧光寿命、光学机械系数和抗击热应力能力的分析,表明Nd:YAlO3晶体与Nd:Y3Al5O12晶体一样,是发展高功率连续固体激光的有用晶体。利用φ7×155 nm的Nd:YAlO3晶体己得到了424 W 1079.5 nm连续激光,器件总效率2.54％,斜率效率为3.77％。
高功率铝酸钇连续激光器
