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超强激光科学卓越创新简报

(第一百三十五期)

2020年9月23日

上海光机所可见光激光玻璃材料研究取得进展

  上海光机所高功率激光单元技术实验室面向可见光固体与光纤激光器的发展需求,创新发展Tb3+/Dy3+共掺的磷酸盐玻璃。利用Dy3+的敏化作用,解决了Tb3+在玻璃基质中小吸收截面的缺点,大大增强了其可见光发光效率。国际激光行业旗舰杂志LaserFocusWorld在2020年8月期报道了上海光机所在可见光激光玻璃材料研究取得的突破性进展。

  研究团队在磷酸盐玻璃中,实验发现敏化效应大幅提高Tb3+离子的光学J-O参数Ω2和Ω46(分别可达21.60×10–20cm2和0.73)。在浓度为0.5mol%的Dy3+离子敏化效应作用下,Tb3+离子实现了55%的泵浦光抽运效率,541nm的荧光发光强度增强4倍。实验中测得Tb3+离子绿光荧光寿命达2.86 ms,目前在所有玻璃基质材料报道的最佳结果。该研究成果发表于[J. Am. Ceram. Soc. (2020), DOI:10.1111/jace.17391]。

  利用稀土掺杂玻璃材料搭建的可见光固体/光纤激光器,在材料加工、显示技术、可见光通信和激光医疗领域具有重要应用潜力。氟化物玻璃由于其低声子分布,在目前可见光波段增益玻璃中广泛使用。然而其化学和机械性能差、制造困难和昂贵的成本限制了该材料取得更为广泛的应用。上海光机所高功率激光单元技术实验室提出的Dy3+离子敏化的Tb3+掺杂磷酸盐玻璃,为发展低成本、高发光效率、高化学稳定性、高可靠性新型可见光激光玻璃提出了新方向。(高功率激光单元技术实验室供稿)

图1 上海光机所高功率激光单元技术实验室合成的Tb3+/Dy3+共掺的磷酸盐玻璃。在450nm激光照射下磷酸盐玻璃Tb3+发射高亮度541nm荧光。

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