上海光学精密机械研究所----上海光机所在镝铽共掺氟化钇锂激光晶体研究方面取得进展

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超强激光科学卓越创新简报

(第五百四十期)

2024年8月20日

上海光机所在镝铽共掺氟化钇锂激光晶体研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部激光晶体研究中心在镝铽共掺氟化钇锂(Dy,Tb:LiYF₄) 晶体研究方面取得进展，相关成果以“Crystal Growth, Property Investigation, and the Deactivation Effect of Tb³⁺ in Dy³⁺/Tb³⁺ Codoped LiYF₄ Crystals: Promising Crystals for All-Solid-State Yellow Lasers ”为题发表于 Crystal Growth & Design。

黄光激光在激光信标、生物医学等领域有着重要应用价值。Dy³⁺离子4f组态内⁴F_9/2→ ⁶H_13/2跃迁对应黄光激发(∼575 nm)，其位于450 nm处的吸收与商用蓝光LD匹配，适合作为实现黄光激光的激活离子。LiYF₄晶体具有宽的光学透过波段、较低的声子能量 (-460 cm^-1)、负的折射率温度系数和较高的热导率，是一种综合性能优良的氟化物基质晶体。

研究团队研究了Dy:LiYF₄和Dy,Tb:LiYF₄晶体的生长、光谱性能以及能量传递机制。研究结果表明：共掺Tb³⁺后，从Dy³⁺的⁶H_13/2能级到Tb³⁺的⁷F₄能级的能量传递效率高达55.4%，降低了Dy³⁺下能级⁶H_13/2的寿命，起到较好的退激活作用，同时，Tb³⁺的掺入对Dy³⁺的上能级（⁴F_9/2）几乎没有影响。Dy,Tb:LiYF₄晶体在575 nm处的发射截面提高了53.5%，有望实现黄光激光输出。