Ny laserkrystal fremstår som en lovende kandidat til 2,7 μm lasere

I de seneste år, ~ 3 μm mid-infrarøde lasere har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af brede anvendelser i biomedicinske behandlinger, molekylær fingeraftryksidentifikation og optisk parametrisk oscillation (OPO) pumpekilde.

Generelt, to metoder er effektive til realisering af mid-infrarød laser. En metode er en ikke-lineær tilgang kombineret med OPO teknik, som er strukturkompliceret og ustabilt. Den anden afhænger af at pumpe den melleminfrarøde laserkrystal direkte, hvilket er mere befordrende for udviklingen af ​​miniaturisering og praktisk.

For nylig, et forskerhold fra Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, kinesisk videnskabsakademi, har haft succes med at udvikle en ny slags lav-phonon-energi laserkrystal:Nd, Er:LaF ₃ . Krystalvæksten, struktur, spektre, og selvterminerende effekt blev undersøgt. Deres præstation blev offentliggjort i Journal of Alloys and Compounds .

I deres eksperiment, for første gang, Nd, Er:LaF ₃ krystal blev dyrket med succes ved Bridgman-metoden. Er:LaF ₃ krystal blev også dyrket til sammenligning. Det forblev hexagonal krystalstruktur fri for en anden fase. Segregationskoefficienterne for Nd ³⁺ og Er ³⁺ var henholdsvis 0,96 og 0,76, hvilket indikerer, at det var let at dope Nd ³⁺ og Er ³⁺ ioner ind i LaF ₃ vært.

Desuden, den intense 2,7 μm emission i Nd, Er:LaF ₃ krystal blev opnået under 808 nm LD-excitation. Ved hjælp af Judd-Ofelt teori og absorptionsspektre, fluorescensforgreningsforholdet, emissionstværsnit og målt fluorescenslevetid ved 2,7 μm blev beregnet til at være 28,5 %, 1,3×10 ^-20 cm ² og 5,48 ms, henholdsvis.

Dobbeltfunktion af Nd ³⁺ ioner blev analyseret ved at sammenligne de mellem-infrarøde fluorescensspektre med levetider for de øvre og de nedre energiniveauer i enkelt-dopede og dobbelt-dopede krystaller.

De fandt, at Nd ³⁺ ioner sensibiliserede ikke kun Er ³⁺ ioner, men også deaktiveret Er ³⁺ :4Jeg _13/2 energiniveau effektivt ved at sænke levetiden for det lavere energiniveau fra 22,60 ms til 4,37 ms med deaktiveringseffektiviteten på 80,7 % i Nd, Er:LaF ₃ krystal.

Det er værd at bemærke, at der ikke eksisterer nogen selvophørseffekt i Nd, Er:LaF ₃ krystal. Alle resultater viser, at Nd, Er:LaF ₃ krystal er en lovende kandidat til 2,7 μm lasere pumpet af en kommerciel 808 nm LD.