北京
近日，中科院安徽光机所激光技术中心在2.7微米大能量及调Q激光性能研究方面取得新进展。该研究实现了迄今为止公开报道的LD泵浦中红外铒离子(Er3+)掺杂固态激光器中最高的调Q及自由运转脉冲激光能量输出，相关研究成果以《LD侧面泵浦大能量中红外Er，Pr：GYAP激光运转》High-energy mid-infrared Er，Pr：GYAP laser with LD side pumping为题发表在光学领域知名期刊《光学快报》Optics Express上。
2.7 微米波段的中红外激光，尤其是该波段的高峰值功率、大能量调Q激光，在激光手术、先进制造和激光泵浦源等领域具有重要的潜在应用价值。然而，目前2.7 微米波段大能量激光仍然主要采用热效应严重、效率低的氙灯泵浦方式激发，而结构紧凑、效率高的LD泵浦条件下的输出能量仍相对较低，无法满足相关领域的应用需要。
针对这一问题，研究人员通过在声子能量低、热导率高的YAlO3(YAP)晶体中引入钆离子(Gd3+)及镨离子(Pr3+)，实现光谱展宽和自终止效应抑制，获得了一种有利于大能量调Q激光运转的新型Er，Pr：GYAP晶体。团队采用LD侧面泵浦Er，Pr：GYAP晶体棒，自由运转模式下，当工作频率30 赫兹、泵浦脉宽1 毫秒时，在热键合与非键合晶体棒分别实现了最大输出能量1.21焦和0.94焦的激光输出。此外，在采用硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)晶体进行电光调Q时，10赫兹重复频率下的热键合晶体中获得了最大脉冲能量125毫焦、脉宽33.55纳秒、峰值功率3.7兆瓦的2.712微米大能量激光输出。研究表明，增大泵浦脉宽会显著降低从自由运转到调Q运转的转换效率，表明放大自发辐射(ASE)在储能过程中造成了显著的能量损失。
该研究不仅可为中红外大能量及调Q激光器的发展提供材料支撑和技术指导，也能够进一步推动中红外激光的功率提升和实用化进程。
权聪副研究员为本论文第一作者，孙敦陆研究员为论文通讯作者。该研究工作得到了中国科学院重点部署青年项目、安徽省自然科学基金、安徽省光子器件与材料重点实验室基金等项目的资助。
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