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上海光機所在摻釹釓釔鈧鋁石榴石激光晶體研究方面取得進展

研發快訊 2025年08月07日 09:24:55來源：中國科學院上海光學精密機械研究所 1408

摘要研究團隊基于釓鈧鋁石榴石 (GSAG) 體系，創新性引入Y³?離子形成釓釔鈧鋁石榴石 (GYSAG),有效拓展了激光介質光譜帶寬，提高了多波長激光輸出能力。

　　【儀表網研發快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部激光晶體研究中心在Nd:GYSAG ((Gd0.6Y0.4)3Sc2Al3O12) 激光晶體研究方面取得進展，相關成果以“Efficient discrete tuning lasers of Nd:GYSAG crystal in 1μm wavelength region”為題發表于Infrared Physics & Technology。

　　傳統摻釹石榴石激光晶體(如Nd:YAG)因基質結構有序，發射光譜線寬較窄 (~1 nm)，制約了多波長激光輸出能力。

　　研究團隊基于釓鈧鋁石榴石 (GSAG) 體系，創新性引入Y³?離子形成釓釔鈧鋁石榴石 (GYSAG),有效拓展了激光介質光譜帶寬，提高了多波長激光輸出能力。首次生長出1.2 at %Nd:GYSAG 晶體，研究了晶體光譜性能和激光特性。采用平凹諧振腔，獲得了波長為1.062 μm斜率效率為51%的連續激光，在9.09 W的吸收泵浦功率下，輸出功率達到4.61 W。根據晶體光譜特性，設計了三鏡折疊腔，在腔內插入雙折射濾波片進行了離散調諧激光實驗，在1048–1120 nm范圍內精準分離出9個特征波長，分別對應1048.1、 1060.3、 1062.2、 1065.7、1074.2、1099.4、1107.0、1112.5、1119.9 nm。與Nd:GSAG 晶體相比，Nd:GYSAG 可以獲得更高的輸出功率和效率以及更多調諧波長的激光。研究結果表明： Nd:GYSAG 是一種可產生多波長激光的新型晶體材料，適用于同時需要多種激光波長的復雜應用場景。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金委等項目的支持。

圖1. Nd:GYSAG晶體不同輸出透過率連續激光結果

圖2. Nd:GYSAG晶體的離散調諧激光及對應光譜。(a) 1048.1、1060.3、1062.2、1065.7、1074.2、1107.0 nm;(b) 1099.4、1112.5、1119.9 nm。

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