新型稀土掺杂的高效抗辐射GYSGG系列中红外激光晶体的结构设计与可控制备

2.7-3μm铒激光在生物医疗、非线性光学及空间军事等领域有重要的应用,因此2.7μm高效抗辐射激光晶体材料的研究有着重要的科学意义和应用价值。在本项目中,我们提出将YSGG的低声子能量与GSGG晶体的抗辐射性相结合,得到混晶GYSGG。用提拉法生长出了优质高光学质量的Er:GYSGG系列晶体,Gamma射线及同步辐射结果表明,其光谱及2.79 µm激光性能几乎没有受到辐射的影响,这种新型GYSGG晶体比YAG、GSGG等具有更优异的抗辐射能力,同时也表明,在GYSGG混晶中有些稀土离子组成的结构键链可形成一定的强抗辐射结构。我们在Er:GYSGG晶体中通过掺入少量的Pr3+或Ho3+作为退激活离子,减小了晶体中Er3+的激光下能级寿命,降低了激光阈值,提高了激光效率,并通过高温热键合复合激光晶体GYSGG/Er,Pr:GYSGG,改善了热透镜效应,提高了激光性能。因此Er:GYSGG系列晶体是一种适用于太空或强辐射环境下应用的新型激光材料,在能级寿命优化及激光稳定性提高等方面值得进一步深入研究。