近日,中科院安光所孫敦陸研究員課題組在探索新型三價鉺(Er3+)摻雜中紅外激光晶體及2.7微米激光調(diào)Q等方面再次取得一系列突破和進展:采用提拉法生長了高濃度Er3+摻雜镥鈧鎵石榴石激光晶體,并實現(xiàn)了較高光束質(zhì)量的2.79微米激光輸出;采用LGS晶體作為調(diào)Q晶體,在氙燈泵浦Er,Pr:YAP晶體中成功實現(xiàn)了兆瓦級的電光調(diào)Q激光輸出,相關研究結果已分別發(fā)表在Optics Express和OSA Continuum期刊上。
2.7-3微米波段的中紅外激光處于水的強吸收帶,在生物醫(yī)學、科學研究、激光遙感和大氣探測等方面有著廣泛的應用,尤其是高峰值功率和高光束質(zhì)量的2.7-3微米激光在外科手術、光電對抗和光參量振蕩中具有重要的應用。
采用973納米 LD端面泵浦的Er:LuSGG激光晶體,基于較大的晶格場強和較低的聲子散射速率,目前實現(xiàn)了最大輸出能量為789 毫瓦、斜效率為24.4%和光光轉化效率為20.2%的2795 納米連續(xù)基橫模激光輸出,對應的光束質(zhì)量為Mx2/ My2= 1.30/1.33。通過優(yōu)化諧振腔結構(輸出鏡透過率、腔長和腔鏡曲率等)和使用更接近966 納米波長的泵浦源等方法有望進一步提升激光的最大輸出能量和斜效率。
另外,安光所科研團隊在前期對Er摻雜YAP晶體的光譜及激光性能的研究基礎上,進一步研究了氙燈泵浦Er,Pr:YAP晶體在自由運轉和電光調(diào)Q模式下的激光性能。在自由運轉模式中,5赫茲重復頻率下,獲得了最大單脈沖能量346 毫焦的2.71和2.73微米雙波長激光輸出;在調(diào)Q模式中,5赫茲重復頻率下,獲得了最大單脈沖能量63.4 毫焦,脈沖寬度40 納秒的激光輸出,對應的峰值功率達1.59兆瓦。
該研究得到國家自然科學基金、替代專項及重點研發(fā)計劃等項目的資助。
文章鏈接: https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-6-8843
https://www.osapublishing.org/osac/abstract.cfm?uri=osac-3-3-552
圖1 973 納米LD端面泵浦Er:LuSGG晶體激光實驗示意圖
圖2 973納米 LD端面泵浦Er:LuSGG晶體
(a) 隨泵浦能量增加的連續(xù)激光輸出功率; (b)最大輸出能量下的激光光譜與光斑
圖3 氙燈泵浦Er,Pr:YAP晶體電光調(diào)Q固體激光器的實驗裝置示意圖
圖4 氙燈泵浦Er,Pr:YAP晶體電光調(diào)Q固體激光器
(a)輸出能量和脈沖寬度隨泵浦能量的變化曲線;
(b)最大單脈沖輸出能量條件下的調(diào)Q脈沖波形圖
原文鏈接:安光所在探索新型三價鉺摻雜中紅外激光晶體及2.7微米激光調(diào)Q方面再獲新進展
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