近期，中国科学院安徽光机所孙敦陆研究员课题组在2.8µm（微米）中红外Er：SGGG晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展，相关成果先后以《Er：SGGG晶体的结构、光谱与激光性能研究》《基于双端泵浦结构的Er：SGGG晶体热学与激光性能研究》《键合与泵浦结构对Er：SGGG在2.8　µm连续激光的影响》为题分别发表在光学领域国际知名期刊Optics　and　Laser　Technology（《光学与激光技术》）、Infrared　Physics　and　Technology（《红外物理与技术》）、Optics　Express（《光学快报》）上。

2.8µm波段的中红外激光因其位于水分子的吸收波段，在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域具有重要的应用价值。借助商业化的～970nm（纳米）激光器可将Er^3＋掺杂的晶体直接泵浦至激光上能级，并且基于⁴I_11／2→⁴I_13／2能级跃迁产生～2.8µm激光。在石榴石结构晶体中，SGGG的混晶特性有利于激活离子吸收和荧光光谱的非均匀展宽。基于此，研究团队采用提拉法首次成功制备了30at.％Er：SGGG晶体，其在～970nm左右的吸收带宽达19nm。通过～970nm左右的激光二极管（LD）单端面泵浦，在400赫兹重频，300微秒的条件下，Er：SGGG晶体实现了最大输出功率为404毫瓦的2.8µm脉冲激光输出，对应的斜效率为15.6％。

为了提升Er：SGGG激光晶体的连续激光功率以满足应用需求，团队设计了双端泵浦结构。采用该结构的Er：SGGG晶体实现了最大输出功率为450毫瓦的2.8µm连续激光输出，对应的斜效率为8.6％，光束质量因子为4.0／3.4。

为了进一步明确键合与泵浦结构对Er：SGGG的2.8µm连续激光性能的影响，研究团队制备了SGGG／Er：SGGG和SGGG／Er：SGGG／SGGG两种键合激光晶体。并对上述两种晶体进行了单端泵浦与双端泵浦激光实验，最终得出：键合端帽的方式可以优化Er：SGGG连续激光的光束质量，双端泵浦结构可以进一步缓解Er：SGGG晶体在连续激光模式下热应力的结论。其中，在SGGG／Er：SGGG的单端泵浦结构中，团队还实现了最大输出功率为520毫瓦的激光输出，对应的斜效率为10.4％。在SGGG／Er：SGGG／SGGG的单端泵浦结构中实现了1.06／1.11的最优光束质量因子。

综上所述，Er：SGGG是一种具有应用潜力的中红外激光增益介质，可为新一代中红外激光器的选择提供参考。

李泓沅博士研究生为论文第一作者，孙敦陆研究员为论文通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.111797

https://doi.org/10.1016/j.infrared.2025.105847

https://doi.org/10.1364/OE.582639

Er:SGGG双端泵浦激光结构示意图

SGGG/Er:SGGG和SGGG/Er:SGGG/SGGG键合激光晶体激光输出结果

Er:SGGG键合激光晶体内容摘要图