超強(qiáng)激光科學(xué)卓越創(chuàng)新簡(jiǎn)報(bào)

(第四百八十七期)

2024年3月18日

上海光機(jī)所在摻釹石英玻璃三能級(jí)躍遷的溫度依賴性研究中取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所先進(jìn)激光與光電功能材料部胡麗麗研究員團(tuán)隊(duì)在摻釹石英玻璃三能級(jí)躍遷的溫度依賴性研究中取得進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了摻釹石英玻璃三能級(jí)躍遷特性隨溫度變化的關(guān)系，加深了對(duì)三能級(jí)躍遷行為的理解，為獲得高功率高效率900 nm激光提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)成果以“Temperature dependence behaviors of three-level transition in Nd³⁺/Al³⁺ Co-doped silica glass”為題發(fā)表于Journal of Luminescence。

三能級(jí)躍遷是產(chǎn)生激光的重要形式。由于激光下能級(jí)即為基態(tài)能級(jí)，導(dǎo)致三能級(jí)躍遷激光受到溫度的調(diào)控。近年來，因在雙光子成像和倍頻產(chǎn)生深藍(lán)激光方面的應(yīng)用發(fā)展，源于摻釹激光材料三能級(jí)躍遷的900 nm激光成為研究熱點(diǎn)。然而，關(guān)于摻釹激光材料三能級(jí)躍遷的溫度依賴性研究卻鮮有報(bào)道。

通常來說，由于高溫時(shí)自吸收增強(qiáng)，不利于三能級(jí)躍遷。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在摻釹石英玻璃中900 nm處的熒光分支比會(huì)隨著溫度的升高而增加。基于Judd-Ofelt理論和能級(jí)分裂的分析表明，隨著溫度提高，盡管增強(qiáng)的非輻射躍遷會(huì)導(dǎo)致熒光強(qiáng)度整體降低，但電子云重排和能級(jí)分裂增強(qiáng)有利于900 nm處的熒光分支比提高。這些結(jié)果將提高對(duì)Nd³⁺三能級(jí)躍遷溫度依賴性的理解，并有助于900 nm激光器的應(yīng)用和發(fā)展。

相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

原文鏈接

圖 1. 摻釹石英玻璃在不同溫度下的(a)熒光光譜,(b)熒光分支比,(c–e)各波段歸一化熒光光譜。

圖2. 摻釹石英玻璃在不同溫度下的(a) 能級(jí)結(jié)構(gòu),(b) 標(biāo)量晶體場(chǎng)強(qiáng)。