2.79微米新型抗辐射激光晶体Er:GYSGG的退激活及热键合复合晶体的性能研究

【作者】 孙敦陆； 罗建乔； 张会丽； 方忠庆； 赵绪尧； 张庆礼； 殷绍唐；

【机构】 中国科学院安徽光机所光子器件与材料重点实验室； 中国科学技术大学；

【摘要】 Gd_xY_3-xSc₂Ga₃O₁₂（GYSGG）是性能优良的新型抗辐射激光基质晶体,掺Er³⁺的GYSGG晶体可实现2.79μm中红外激光输出,在生物医学、非线性领域及空间强辐射环境有重要的应用前景。然而Er³⁺离子较长的下能级寿命以及热透镜效应等问题影响了晶体激光效率、重复频率和激光稳定性的提高,限制其未来发展。我们用提拉法生长出了高光学质量的含钪石榴石激光晶体,采用能级耦合的退激活方法降低了Er³⁺激光下能级寿命,即掺入少量的能量耦合离子Pr³⁺、Ho³⁺,减少了晶体的激光阈值,提高了激光效率。此外,我们还采用高温热键合的方法获得了复合激光晶体GYSGG/Er,Pr:GYSGG,结果表明,不掺杂的GYSGG端帽可以起到热沉的作用,改善热透镜效应,提高晶体的输出功率、激光效率等性能。辐照实验表明,晶体在100 Mrad的Gamma辐照后,对晶体的激光性能几乎没有影响,具有优良的抗辐射特性,适合于空间或强辐射环境下应用。更多还原