科學島團隊在2.8微米高熵晶體制備及激光性能研究方面取得新進展

2026-01-29 08:54:51來源：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院關(guān)鍵詞：紅外激光閱讀量：16606

　　近期，中國科學院合肥物質(zhì)院安光所光學晶體與中紅外激光課題組在2.8微米波段高熵晶體制備及激光性能研究方面取得新進展，相關(guān)研究成果以“Structure, spectroscopy and enhanced 2.8 μm laser performance of a high-entropy Er:GdLuYSGG crystal”為題發(fā)表在晶體學領(lǐng)域一區(qū)期刊Crystal Growth & Design上。

　　2.8 μm附近中紅外超短脈沖激光在空間通信、行星探測等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。然而，當前可實現(xiàn)2.8 μm激光的晶體普遍存在窄帶低效輸出或抗輻照能力弱等問題，無法滿足空間輻照環(huán)境對高效、穩(wěn)定2.8 μm超短脈沖激光的應(yīng)用需求。

　　針對這一問題，研究人員結(jié)合石榴石結(jié)構(gòu)氧化物晶體的優(yōu)勢，引入高熵設(shè)計理念，突破了高熵晶體材料制備難度大的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，成功研制出一種30 at.%鉺摻雜釓镥鈧鎵石榴石結(jié)構(gòu)氧化物晶體(Er:GdLuYSGG)。通過多種陽離子協(xié)同調(diào)控，高熵Er:GdLuYSGG晶體中由晶格畸變引起的局域場調(diào)制效應(yīng)，導致966 nm波段吸收帶和2.8 μm附近熒光發(fā)射帶均實現(xiàn)一定程度的展寬。團隊采用半導體激光器端面泵浦高熵Er:GdLuYSGG晶體，成功獲得了平均功率1062 mW、光束質(zhì)量因子1.35/1.37的2.8 μm連續(xù)激光輸出。相較于傳統(tǒng)Er:LuYSGG晶體，其中紅外激光性能得到了提升，最大平均輸出功率增加了約16.8%。研究表明，高熵Er:GdLuYSGG晶體有望成為實現(xiàn)2.8 μm可調(diào)諧或超快激光輸出的高性能增益介質(zhì)。

　　該研究不僅可為中紅外超短脈沖激光器的發(fā)展提供關(guān)鍵材料支撐，也能夠進一步推動高熵氧化物晶體材料基礎(chǔ)研究與實用化進程。

　　張會麗副研究員為本論文第一作者，孫敦陸研究員為論文通訊作者。該研究工作得到了安徽省自然科學基金、固體激光技術(shù)重點實驗室基金、安徽省光子器件與材料重點實驗室基金等項目的資助。

　　文章鏈接：http://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c01447

高熵Er:GdLuYSGG晶體內(nèi)容摘要圖

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