近日，中科院上海光機所激光晶體研究中心在Tm：GdScO₃激光晶體研究方面取得新進展，相關(guān)成果以“Tm：GdScO₃： A promising crystal for continuous－wave and passively Q－switched laser at 2 μm”為題發(fā)表于Optics ＆ Laser Technology。

摻銩鈧酸釓晶體（Tm：GdScO₃）以超寬的發(fā)射光譜、較高的熱導(dǎo)率、較低的聲子能量以及穩(wěn)定的物化性能，近年來成為2微米超快激光和可調(diào)諧激光增益介質(zhì)的研究熱點，有希望應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、科研等領(lǐng)域。

研究團隊采用提拉法生長了Tm：GdScO₃晶體，晶體直徑超過40 mm。該晶體屬于具有光學(xué)各向異性的正交晶系結(jié)構(gòu)，為了研究晶體的偏振光學(xué)性能，測試了晶體的偏振吸收和發(fā)射光譜。采用不同切向的晶體，進行了連續(xù)激光實驗，實現(xiàn)2 W的連續(xù)激光輸出功率，斜效率為28．4 ％，激光與增益光譜的偏振特性相吻合。與進一步青島科技大學(xué)合作，利用SnS₂二維材料作為可飽和吸收體，首次實現(xiàn)了Tm：GdScO₃晶體的調(diào)Q脈沖輸出，同時也是SnS₂作為2微米波段激光可飽和吸收體的首次實驗驗證。脈沖持續(xù)時間在輸出鏡透過率1％，2％，3％時，脈寬分別為460 ns，740 ns，800 ns，相應(yīng)的單脈沖能量分別為1．99 μJ，3．03 μJ，2．50 μJ，峰值分別為4．32 W，4．09 W，3．13 W。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部重點研發(fā)計劃等項目的支持。

圖1 脈沖激光輸出性能