近日，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部胡麗麗研究員團隊在摻釹石英玻璃三能級躍遷的溫度依賴性研究中取得進展。團隊系統研究了摻釹石英玻璃三能級躍遷特性隨溫度變化的關系，加深了對三能級躍遷行為的理解，為獲得高功率高效率900 nm激光提供了理論基礎。相關成果以“Temperature dependence behaviors of three-level transition in Nd3+/Al3+ Co-doped silica glass”為題發表于Journal of Luminescence。
 

　　三能級躍遷是產生激光的重要形式。由于激光下能級即為基態能級，導致三能級躍遷激光受到溫度的調控。近年來，因在雙光子成像和倍頻產生深藍激光方面的應用發展，源于摻釹激光材料三能級躍遷的900 nm激光成為研究熱點。然而，關于摻釹激光材料三能級躍遷的溫度依賴性研究卻鮮有報道。
 

　　通常來說，由于高溫時自吸收增強，不利于三能級躍遷。該研究團隊發現在摻釹石英玻璃中900 nm處的熒光分支比會隨著溫度的升高而增加。基于Judd-Ofelt理論和能級分裂的分析表明，隨著溫度提高，盡管增強的非輻射躍遷會導致熒光強度整體降低，但電子云重排和能級分裂增強有利于900 nm處的熒光分支比提高。這些結果將提高對Nd3+三能級躍遷溫度依賴性的理解，并有助于900 nm激光器的應用和發展。
 

　　相關研究得到了國家自然科學基金的支持。
 

　　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) 能級結構, (b) 標量晶體場強。