近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室激光晶體研究團隊與強場激光物理國家重點實驗室研究團隊合作在可應(yīng)用于超強超短激光的Yb:GdScO3晶體方面取得新進(jìn)展，首次揭示了該晶體的偏振吸收與發(fā)射光譜、熱學(xué)性能和連續(xù)激光性能。相關(guān)研究成果發(fā)表于Optics Letters《光學(xué)快報》。

圖1 左：Yb:GdScO3 晶體的室溫偏振吸收光譜，右：Yb:GdScO3晶體的室溫偏振熒光光譜

近年來，由于Yb3+離子的能級結(jié)構(gòu)非常簡單，沒有包括激發(fā)態(tài)吸收、上轉(zhuǎn)換和交叉弛豫在內(nèi)的能量耗散過程，且Yb3+離子的吸收峰與InGaAs LD的發(fā)射波長匹配良好，吸收效率高，LD泵浦摻Y(jié)b3+離子的全固態(tài)飛秒激光器備受關(guān)注。和高效率的Nd3+相比，Yb3+摻雜的材料具有寬的發(fā)射譜，越來越成為超快激光器的有力競爭者。

研究團隊使用提拉法成功生長了摻雜濃度為3 at.%，直徑為40 mm的Yb:GdScO3晶體，并對其進(jìn)行偏振光譜及熱學(xué)性能測試。結(jié)果表明，在50℃下，其a軸和c軸的導(dǎo)熱系數(shù)分別為5.33 W/(m·K)和5.54 W/(m·K)。最大吸收截面在 961 nm 處為 0.70×10-20 cm2，F(xiàn)WHM為80 nm (E//c)。最大發(fā)射截面在1025 nm處為 0.46×10-20 cm2，F(xiàn)WHM為85 nm (E//c)。連續(xù)激光實驗在 1063.9 nm 處獲得最大輸出功率為 13.45 W，光光效率為 63.3 %。

研究結(jié)果表明， Yb:GdScO3 晶體是一種很有前景的超快激光晶體。

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