超强激光科学卓越创新简报

(第五百八十九期)

2024年12月27日

上海光机所在Pr:LaF₃激光晶体性能研究方面取得新进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部激光晶体研究中心杭寅研究员团队在Pr³⁺浓度对Pr:LaF₃晶体性能的影响方面取得新进展，相关研究成果以“Effects of Pr³⁺ doping concentration on optical properties of LaF₃ crystal”为题发表于Optics and Laser Technology.

Pr:LaF₃晶体是一种新型可见光激光晶体，具有较小的声子能量（360 cm^{− 1}）、较宽的吸收带宽（6 nm）和较大的分凝系数（0.58）等特性。具有极大的潜力作为新型Pr³⁺掺杂激光材料的增益介质，有望实现较高功率可见激光输出。

研究团队采用提拉法生长了掺杂浓度为0.5 at%和1 at%的Pr:LaF₃晶体，并首次研究了Pr³⁺浓度对荧光寿命和激光性能的影响。研究发现1 at%浓度的晶体具有较低的荧光寿命，这是因为高的掺杂浓度容易发生交叉驰豫现象，使得激光上能级的荧光寿命降低。利用该晶体首次实现了连续可见红光激光输出。其中，0.5 at%浓度的晶体输出功率为176 mW，而1 at%浓度的晶体输出功率仅为71.3 mW，并且输出功率随着吸收泵浦功率的升高出现了下降趋势。研究结果表明，Pr:LaF₃晶体是一种有应用潜力的可见光激光晶体，有望输出较高功率的可见激光，应用在激光显示、光通讯、生物医疗、工业加工等领域。

相关工作得到国家自然科学基金的支持。

原文链接

图1 生长的Pr:LaF₃晶体

图2 不同掺杂浓度晶体荧光寿命

图3 0.5 at%掺杂浓度晶体连续可见激光输出

图4 1 at%掺杂浓度晶体连续可见激光输出