Er³⁺近3μm激光是高精度激光手術(shù)的理想光源,此外其本身可作為中遠(yuǎn)紅外激光系統(tǒng)的泵浦源,對長波激光的發(fā)展具有重要價(jià)值。研究表明,Er離子間的合作上轉(zhuǎn)換能夠抑制激光下能級壽命過長引起的粒子阻塞,顯著提高激光效率。據(jù)此提出的"高濃度摻雜"方案造成了增益晶體嚴(yán)重的熱效應(yīng),限制了激光功率提升。本文簡要總結(jié)了關(guān)于摻Er³⁺晶體激光自終止和合作上轉(zhuǎn)換的研究成果,介紹了目前實(shí)現(xiàn)高功率近3μm激光的實(shí)驗(yàn)方案及其研究進(jìn)展,對高功率Er³⁺近3μm激光的發(fā)展進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：人工晶體學(xué)報(bào). 2020,49(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【圖文】：

Er離子間合作上轉(zhuǎn)換示意圖

Jenssen和Huber團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了Er摻雜濃度與激光性能之間的關(guān)系[28-32]。激光實(shí)驗(yàn)表明隨著摻雜濃度增加激光效率呈現(xiàn)先增后減的趨勢,對于不同晶體最佳摻雜濃度也不同,其中BaY2F8為～12%-15%、LiYF4為～15%、YSGG為～30%、YAG為～50%,其最佳摻雜濃度呈現(xiàn)出隨基質(zhì)聲子能量的升高而增大的趨勢[21]。通過光譜測試結(jié)合速率方程分析發(fā)現(xiàn),激光運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)CU1與CU2相互競爭,且隨著摻雜濃度升高,CU2過程逐漸占主導(dǎo)地位(如圖3所示),從而導(dǎo)致激光效率下降[23,28]。圖3 Hans P. Jenssen建立的Er離子躍遷模型以及Er∶LiYF4中UC過程隨摻雜濃度的變化[28]

Hans P. Jenssen建立的Er離子躍遷模型以及Er∶LiYF4中UC過程隨摻雜濃度的變化[28]


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