近日，中科院上海光機所先進激光與光電功能材料部激光晶體研究中心杭寅研究員團隊在Nd:GYSAG激光晶體研究方面取得進展，相關(guān)成果以“Spectroscopy and efficient dual-wavelength laser performances of a Nd:GYSAG crystal”為題發(fā)表于Optics letters。

Nd離子摻雜的激光晶體具有發(fā)射截面大，激光閾值低等優(yōu)點，廣泛使用在工業(yè)、測繪、醫(yī)療、科學(xué)研究等領(lǐng)域。在全固態(tài)二極管泵浦激光系統(tǒng)中，由于腔內(nèi)激光譜線之間的競爭，發(fā)射出的激光束往往是單色的。為了實現(xiàn)雙波長激光的同步振蕩，需要對諧振腔進行專門的設(shè)計來控制和最小化增益競爭，這無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和不穩(wěn)定性。

研究團隊研制出一種新型摻釹釓釔鈧鋁石榴石激光晶體，該晶體能夠直接實現(xiàn)雙波長激光輸出而無需復(fù)雜的諧振腔設(shè)計。利用提拉法生長出1.12at. % Nd:GYSAG晶體，研究了該晶體的光譜和分凝特性。采用平凹腔獲得了最大斜率效率59.4%的連續(xù)雙波長激光（波長1061.2nm和1063.2nm），研究了雙波長激光強度相對變化和波長漂移與泵浦功率的依賴關(guān)系。采用Cr:YAG晶體作為可飽和吸收體，獲得了平均功率0.756W、重復(fù)頻率5.9KHz、脈寬14.0ns和峰值功率9.15kW的雙波長被動調(diào)Q激光輸出。研究結(jié)果表明，Nd:GYSAG晶體是一種高效雙波長脈沖激光輸出介質(zhì)，有望作為基頻光材料通過差頻技術(shù)產(chǎn)生太赫茲光。

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圖1.Nd:GYSAG晶體的連續(xù)激光和雙波長激光光譜

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圖2.雙波長激光強度相對變化和波長漂移與泵浦功率的依賴關(guān)系

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圖3.Nd:GYSAG晶體被動調(diào)Q激光特性

該工作得到國家自然科學(xué)基金委等項目的支持。

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