2.8 μm附近中紅外超短脈沖激光在空間通信、行星探測等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)2.8 μm激光的晶體普遍存在窄帶低效輸出或抗輻照能力弱等問題，無法滿足空間輻照環(huán)境對高效、穩(wěn)定2.8 μm超短脈沖激光的應(yīng)用需求。
 

　　針對這一問題，研究人員結(jié)合石榴石結(jié)構(gòu)氧化物晶體的優(yōu)勢，引入高熵設(shè)計(jì)理念，突破了高熵晶體材料制備難度大的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，成功研制出一種30 at.%鉺摻雜釓镥鈧鎵石榴石結(jié)構(gòu)氧化物晶體(Er:GdLuYSGG)。通過多種陽離子協(xié)同調(diào)控，高熵Er:GdLuYSGG晶體中由晶格畸變引起的局域場調(diào)制效應(yīng)，導(dǎo)致966 nm波段吸收帶和2.8 μm附近熒光發(fā)射帶均實(shí)現(xiàn)一定程度的展寬。團(tuán)隊(duì)采用半導(dǎo)體激光器端面泵浦高熵Er:GdLuYSGG晶體，成功獲得了平均功率1062 mW、光束質(zhì)量因子1.35/1.37的2.8 μm連續(xù)激光輸出。相較于傳統(tǒng)Er:LuYSGG晶體，其中紅外激光性能得到了提升，最大平均輸出功率增加了約16.8%。研究表明，高熵Er:GdLuYSGG晶體有望成為實(shí)現(xiàn)2.8 μm可調(diào)諧或超快激光輸出的高性能增益介質(zhì)。
 

　　該研究不僅可為中紅外超短脈沖激光器的發(fā)展提供關(guān)鍵材料支撐，也能夠進(jìn)一步推動(dòng)高熵氧化物晶體材料基礎(chǔ)研究與實(shí)用化進(jìn)程。
 

　　張會(huì)麗副研究員為本論文第一作者，孫敦陸研究員為論文通訊作者。該研究工作得到了安徽省自然科學(xué)基金、固體激光技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、安徽省光子器件與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金等項(xiàng)目的資助。
 

　　文章鏈接：http://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c01447
 

高熵Er:GdLuYSGG晶體內(nèi)容摘要圖