近期，中科院合肥研究院安光所孙敦陆研究员课题组在Er³⁺掺杂中红外激光晶体的研究方面再次取得一系列研究新进展：在一种抗辐射激光晶体上又进一步实现了高功率、高重复频率的2.79微米输出；此外，还在另一种晶体上实现了2.71和2.73微米双波长偏振激光输出。相关研究结果已分别发表在Optics Letters、Optics Express和Optical Materials上。

2.7–3微米中红外激光在生物医学、科学研究和大气探测等方面有着广泛的应用。特别是高峰值功率和高重复频率的2.7–3微米激光，在光电对抗和非线性光学领域的应用引起了广泛关注。

在前期研究工作的基础上，该课题组采用966nmLD侧面泵浦方式，进一步研究了Er,Pr:GYSGG晶体的激光性能。在重复频率为125赫兹、脉冲宽度200微秒条件下，实现了最大输出功率8.86瓦、电光效率和斜效率分别为7.7%和14.8%的激光输出。结果表明,通过掺入退激活离子Pr³⁺和LD侧面泵浦，可获得高性能的2.79 微米激光。

此外，该课题组还在Er:YAP晶体上实现了LD端面泵浦的2710和2728纳米双波长偏振激光输出。通过不同尺寸Er:YAP晶体元件的热模拟分析、激光性能和光束质量的对比研究发现，适当的尺寸有利于减小晶体的热透镜效应、提高激光效率。

同时，他们还首次采用提拉法生长出了高光学质量的Er,Pr:YAP晶体。研究发现，能级耦合离子Pr³⁺的掺入有利于降低激光阈值、提高激光效率。但Er³⁺和Pr³⁺离子的掺杂浓度仍需进一步优化。

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 

http://8.18.37.105/oe/abstract.cfm?uri=oe-26-22-28421&origin=search 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925346718304294 

图1 966nm LD侧面泵浦Er,Pr:GYSGG晶体的示意图

图2 不同重复频率与输入功率下的激光输出

图3 Er,Pr:GYSGG晶体的光束质量因子M2

图4 Er:YAP晶体和970 nm LD泵浦装置示意图

图5 不同尺寸与泵浦功率条件下的激光输出功率 (a) 973 nm LD 连续模式下泵浦；(b) 962 nm LD 连续模式下泵浦

图6 不同尺寸Er:YAP晶体的光束质量因子M2 (a) 1×1×5 mm3; (b) 2×2×5 mm3; (c) 3×3×5 mm3

图7 Er:YAP和Er,Pr:YAP晶体的荧光衰减曲线