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超强激光科学卓越创新简报

(第二百十九期)

2021年9月8日

上海光机所在Yb:GdScO3晶体方面取得新进展

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室激光晶体研究团队与强场激光物理国家重点实验室研究团队合作在可应用于超强超短激光的Yb:GdScO3晶体方面取得新进展,首次揭示了该晶体的偏振吸收与发射光谱、热学性能和连续激光性能。相关研究成果发表于Optics Letters《光学快报》。

  近年来,由于Yb3+离子的能级结构非常简单,没有包括激发态吸收、上转换和交叉弛豫在内的能量耗散过程,且Yb3+离子的吸收峰与InGaAs LD的发射波长匹配良好,吸收效率高,LD泵浦掺Yb3+离子的全固态飞秒激光器备受关注。和高效率的Nd3+相比,Yb3+掺杂的材料具有宽的发射谱,越来越成为超快激光器的有力竞争者。

  研究团队使用提拉法成功生长了掺杂浓度为3 at.%,直径为40 mm的Yb:GdScO3晶体,并对其进行偏振光谱及热学性能测试。结果表明,在50℃下,其a轴和c轴的导热系数分别为5.33 W/(m·K)和5.54 W/(m·K)。最大吸收截面在 961 nm 处为 0.70×10-20 cm2,FWHM为80 nm (E//c)。最大发射截面在1025 nm处为 0.46×10-20 cm2,FWHM为85 nm (E//c)。连续激光实验在 1063.9 nm 处获得最大输出功率为 13.45 W,光光效率为 63.3 %。研究结果表明 Yb:GdScO3 晶体是一种很有前景的超快激光晶体。

  相关研究得到了国家科技部重点研发项目、引才计划启动项目的支持。(微纳光电子功能材料实验室供稿)

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图1 左:Yb:GdScO3 晶体的室温偏振吸收光谱,右:Yb:GdScO3晶体的室温偏振荧光光谱

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