近日，中科院上海光機(jī)所先進(jìn)激光與光電功能材料部激光晶體研究中心在Nd:GYSAG ((Gd0.6Y0.4)3Sc2Al3O12) 激光晶體研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Efficient discrete tuning lasers of Nd:GYSAG crystal in 1μm wavelength region”為題發(fā)表于Infrared Physics & Technology。

傳統(tǒng)摻釹石榴石激光晶體（如Nd:YAG）因基質(zhì)結(jié)構(gòu)有序，發(fā)射光譜線寬較窄 (~1 nm)，制約了多波長激光輸出能力。

研究團(tuán)隊基于釓鈧鋁石榴石 (GSAG) 體系，創(chuàng)新性引入Y³⁺離子形成釓釔鈧鋁石榴石 (GYSAG),有效拓展了激光介質(zhì)光譜帶寬，提高了多波長激光輸出能力。首次生長出1.2 at %Nd:GYSAG 晶體，研究了晶體光譜性能和激光特性。采用平凹諧振腔，獲得了波長為1.062 μm斜率效率為51%的連續(xù)激光，在9.09 W的吸收泵浦功率下，輸出功率達(dá)到4.61 W。根據(jù)晶體光譜特性，設(shè)計了三鏡折疊腔，在腔內(nèi)插入雙折射濾波片進(jìn)行了離散調(diào)諧激光實驗，在1048–1120 nm范圍內(nèi)精準(zhǔn)分離出9個特征波長，分別對應(yīng)1048.1、 1060.3、 1062.2、 1065.7、1074.2、1099.4、1107.0、1112.5、1119.9 nm。與Nd:GSAG 晶體相比，Nd:GYSAG 可以獲得更高的輸出功率和效率以及更多調(diào)諧波長的激光。研究結(jié)果表明： Nd:GYSAG 是一種可產(chǎn)生多波長激光的新型晶體材料，適用于同時需要多種激光波長的復(fù)雜應(yīng)用場景。

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圖1. Nd:GYSAG晶體不同輸出透過率連續(xù)激光結(jié)果

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圖2. Nd:GYSAG晶體的離散調(diào)諧激光及對應(yīng)光譜(a) 1048.1、1060.3、1062.2、1065.7、1074.2、1107.0 nm；(b) 1099.4、1112.5、1119.9 nm。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委等項目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.infrared.2024.105682