中国科学院上海光学精密机械研究所----上海光机所提出硅酸盐玻璃作为纯蓝光激光材料的新方案

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超强激光科学卓越创新简报

(第二百八十四期)

2022年6月28日

上海光机所提出硅酸盐玻璃作为纯蓝光激光材料的新方案

　　近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室，提出一种基于稀土离子Nd³⁺掺杂硅酸盐作为纯蓝光激光材料的新方案，相关研究成果以“Spectroscopic properties and Stark splitting of Nd³⁺ ions in different host glasses to obtain pure blue laser”为题于5月27日在线发表于《发光学报》(Journal of Luminescence)。

　　稀土离子Nd³⁺掺杂材料的可见光发光，在显示技术、海底探测和激光医疗领域具有重要应用潜力。目前获得纯蓝色激光器的主要方式有：1）蓝色激光二极管，2）近红外激光二极管倍频以及，3）固体激光器准三能级倍频。这些方法都面临这光束质量低，输入功率要求高，成本高或者设备复杂等一系列问题。寻找新的玻璃基质材料是科研人员研究的方向和重点。

　　研究团队提出了一种Nd³⁺离子掺杂硅酸盐玻璃实现纯蓝光发光，强化学和机械性能以及制备工艺成熟的激光基质材料的新方案。首先，研究了硼酸盐，氟化物，氟磷酸盐，锗酸盐，地酸盐，磷酸盐以及硅酸盐等不同基质的玻璃，对比计算了其不同的光学参数以及分析了不同的光学性能，研究得出Nd³⁺掺杂的硅酸盐玻璃具有较好的性能。在硅酸盐玻璃中，Nd³⁺离子的光学J-O参数Ω₂和Ω₄/Ω₆可分别达到5.14×10^–20cm²和1.08。⁴F_3/2 → ⁴I_9/2能级所产生的900 nm蓝光的荧光分支比为43%（图1），荧光寿命达到了542.95 μs（图2）。