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上海光機所在Yb:GdScO₃晶體方面取得新進展

　　近日，中國科學院上海光學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用于超強超短激光的Yb:GdScO₃晶體方面取得新進展，首次揭示了該晶體的偏振吸收與發(fā)射光譜、熱學性能和連續(xù)激光性能。相關研究成果發(fā)表于Optics Letters《光學快報》。

　　近年來，由于Yb³⁺離子的能級結構非常簡單，沒有包括激發(fā)態(tài)吸收、上轉換和交叉弛豫在內的能量耗散過程，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Yb³⁺離子的全固態(tài)飛秒激光器備受關注。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，并對其進行偏振光譜及熱學性能測試。結果表明，在50℃下，其a軸和c軸的導熱系數(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 %。研究結果表明 Yb:GdScO₃ 晶體是一種很有前景的超快激光晶體。

　　相關研究得到了國家科技部重點研發(fā)項目、引才計劃啟動項目的支持。（微納光電子功能材料實驗室供稿）

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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