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杭寅研究員團(tuán)隊(duì)在Nd:GYSAG激光晶體研究方面取得進(jìn)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(diǎn)，廣泛使用在工業(yè)、測(cè)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(jìng)爭(zhēng)，發(fā)射出的激光束往往是單色的。為了實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光的同步振蕩，需要對(duì)諧振腔進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)來(lái)控制和最小化增益競(jìng)爭(zhēng)，這無(wú)疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和不穩(wěn)定性。

研究團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光輸出而無(wú)需復(fù)雜的諧振腔設(shè)計(jì)。利用提拉法生長(zhǎng)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(zhǎng)激光（波長(zhǎng)1061.2nm和1063.2nm），研究了雙波長(zhǎng)激光強(qiáng)度相對(duì)變化和波長(zhǎng)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(zhǎng)被動(dòng)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(zhǎng)脈沖激光輸出介質(zhì)，有望作為基頻光材料通過(guò)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(zhǎng)激光光譜

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圖2.雙波長(zhǎng)激光強(qiáng)度相對(duì)變化和波長(zhǎng)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(dòng)調(diào)Q激光特性

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的支持。

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