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上海光机所知识创新工程工作简报

（第二六三期）

2010年11月3日 

上海光机所LD泵浦2μm掺铥锗酸盐玻璃微片获得346mW激光输出

 

2010年10月，上海光机所高功率激光单元技术研发中心胡丽丽研究员、张军杰研究员课题组承担的科技部863项目（2007AA03Z441）“2μm稀土掺杂激光玻璃光纤研制项目”利用自行研制的掺铥锗酸盐玻璃微片，在国际上首次实现了LD泵浦条件下2μm掺铥玻璃微片346mW的国际最高激光输出功率。

2μm波段激光位于重要的人眼安全波段，在激光医疗、红外遥感、探测和光电对抗等民用和军用领域均具有十分重要的应用。重金属氧化物锗酸盐玻璃与碲酸盐玻璃同样具有透中红外特性好、基质声子能量低等特性，物化和机械特性更为优良，是一种理想的激光基质材料。2008年英国St. Andrews.大学采用793nm连续钛宝石激光器，在铥单掺TeO2-ZnO-Na2O-GeO2含氧化锗的碲酸盐玻璃微片中获得了斜率效率为28%，输出功率达124mW的1.9μm激光输出 (Opt. Express, 16, 19146, 2008)。2010年10月，采用800nm钛宝石激光器泵浦，分别在铥单掺GeO2-PbF2-Na2O-Ga2O3锗酸盐玻璃微片中，获得了输出功率达190mW，斜率效率50%，中心波段位于1.952μm的激光输出；在Tm3+/Ho3+共掺的TeO2-ZnO-Na2O玻璃微片中，获得输出功率达74mW，斜率效率26%，中心波段位于2.012μm的激光输出。上述几例激光实验中采用的泵浦源均为钛宝石激光器，其实验结果均为所见报道中的最好结果。而上海光机所本次项目进展所得结果均优于上述结果。

该课题组徐茸茸等人通过积极探索和努力，对玻璃组分及其性能不断进行优化，最终采用自行研制的GeO2-Ga2O3-Na2O-BaO-La2O3-BaF2锗酸盐玻璃体系（Tg=640℃、ΔT=198.9℃），在单掺铥锗酸盐玻璃微片中实现了中心波长为1.995μm，光谱宽度为20nm的激光输出。在最大有效泵浦功率为2.27W的条件下，获得的最高激光输出功率为346mw，斜率效率为25.6%。实验中采用的泵浦源LD的中心波长为792nm，其尾纤纤芯直径为200μm，数值孔径0.22。锗酸盐玻璃有效通光长度为7mm，两个通光端面分别镀有792nm和2μm波长的高透介质膜。泵浦耦合效率为86%，玻璃有效吸收达到80%。

随着新型高效激光基质材料的不断出现以及激光二极管(LD)技术的不断提高，LD泵浦的固体激光器已逐渐成为激光器发展的主流。目前固体激光器小型化的一个重要方向是微片激光器。微片激光器是一种具有固体微型腔结构的端面抽运激光器件，其典型结构是在激光介质的两个通光端面上分别镀介质膜，形成微型振荡腔。微片激光器是结构最紧凑的固体激光器，具有经济、小型、高效、光束优、寿命长以及调整便利等优点。

该研究项目也得到了中国科学院和国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划项目经费的支持。（高功率激光单元技术研发中心供稿）

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