近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，提出一種基于稀土離子Nd3+摻雜硅酸鹽作為純藍(lán)光激光材料的新方案，相關(guān)研究成果以“Spectroscopic properties and Stark splitting of Nd3+ ions in different host glasses to obtain pure blue laser”為題于5月27日在線發(fā)表于《發(fā)光學(xué)報(bào)》(Journal of Luminescence)。
稀土離子Nd3+摻雜材料的可見光發(fā)光，在顯示技術(shù)、海底探測(cè)和激光醫(yī)療領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。目前獲得純藍(lán)色激光器的主要方式有：1）藍(lán)色激光二極管，2）近紅外激光二極管倍頻以及，3）固體激光器準(zhǔn)三能級(jí)倍頻。這些方法都面臨這光束質(zhì)量低，輸入功率要求高，成本高或者設(shè)備復(fù)雜等一系列問題。尋找新的玻璃基質(zhì)材料是科研人員研究的方向和重點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種Nd3+離子摻雜硅酸鹽玻璃實(shí)現(xiàn)純藍(lán)光發(fā)光，強(qiáng)化學(xué)和機(jī)械性能以及制備工藝成熟的激光基質(zhì)材料的新方案。首先，研究了硼酸鹽，氟化物，氟磷酸鹽，鍺酸鹽，地酸鹽，磷酸鹽以及硅酸鹽等不同基質(zhì)的玻璃，對(duì)比計(jì)算了其不同的光學(xué)參數(shù)以及分析了不同的光學(xué)性能，研究得出Nd3+摻雜的硅酸鹽玻璃具有較好的性能。在硅酸鹽玻璃中，Nd3+離子的光學(xué)J-O參數(shù)Ω2和Ω4/Ω6可分別達(dá)到5.14×10–20cm2和1.08。4F3/2 → 4I9/2能級(jí)所產(chǎn)生的900 nm藍(lán)光的熒光分支比為43%（圖1），熒光壽命達(dá)到了542.95 μs（圖2）。
相關(guān)研究得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)際科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目、上海市科委、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際（地區(qū)）合作交流項(xiàng)目的支持。
圖1 不同基質(zhì)下4F3/2 → 4I9/2能級(jí)發(fā)光強(qiáng)度的熒光分支比
圖2 不同基質(zhì)下4F3/2 → 4I11/2能級(jí)發(fā)光強(qiáng)度的熒光分支比
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