中国科学院安徽光学精密机械研究所孙敦陆研究员团队在Er3+掺杂中红外石榴石激光晶体的研究方面再次取得新进展。通过优化激活离子Er3+和退激活离子Pr3+的浓度，进一步减小Er,Pr:GYSGG晶体的激光下能级4I13/2寿命，采用966 nm激光二极管（LD）阵列侧面泵浦Er,Pr:GYSGG抗辐射激光晶体，实现了高功率、高重复频率的2.79 μm输出。

2.7~3 μm中红外激光处于水的强吸收带，在生物医学、科学研究和大气探测等方面有着广泛的应用，尤其是高峰值功率和高重复频率的2.7~3 μm激光在光电对抗和非线性光学领域的应用引起了特别关注。由于石榴石激光基质晶体拥有高热导率和优异的机械性能，近年来Er3+掺杂中红外石榴石激光晶体取得了一系列研究进展。特别是GYSGG晶体还具有优良的抗辐射性能，适用于空间等强辐射环境下应用，该成果可为空间全固态激光技术的发展和应用奠定良好基础。

图1 966 nm LD阵列侧泵Er,Pr:GYSGG激光晶体实验示意图

在该项工作中，课题组采用966 nm LD侧面均匀泵浦方式，对比研究了不同透过率输出耦合镜与不同激光谐振腔长下Er,Pr:GYSGG晶体的激光输出性能。然后在最优耦合输出镜（T = 15%）与激光谐振腔长（L = 190 mm）条件下，研究了该晶体在不同频率与脉宽下的激光特性。结果显示，随着脉宽和频率的增加，激光斜效率减小而激光阈值增加。当重复频率为125 Hz、脉冲宽度为200 μs，实现了最大输出功率8.86 W、电光转换效率和电光斜效率分别为7.7%和14.8%的激光输出。相较于传统的氙灯和LD端面泵浦，LD侧面泵浦具有更高的转化效率和较小的热透镜效应。同时测量的热透镜焦距与光束质量（M2）结果表明，通过共掺退激活离子Pr3+，LD侧面泵浦Er,Pr:GYSGG抗辐射晶体可获得高性能的2.79 μm激光。

图2 不同频率与脉宽条件下Er,Pr:GYSGG晶体的激光输出性能

相关成果以Laser performance of a 966 nm LD side-pumped Er,Pr:GYSGG laser crystal operated at 2.79 μm为题发表于Optics Letters [43，4312 (2018)]。论文第一作者为中国科学技术大学的博士生赵绪尧，通讯作者为中科院安光所孙敦陆研究员。该研究得到国家自然科学基金和国家高技术等项目的资助。

文章链接: http://8.18.37.105/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-17-4312