近期，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激光晶體研究中心杭寅研究員團隊在Pr3+濃度對Pr:LaF3晶體性能的影響方面取得新進展，相關研究成果以“Effects of Pr3+ doping concentration on optical properties of LaF3 crystal”為題發表于Optics and Laser Technology.
 

　　Pr:LaF3晶體是一種新型可見光激光晶體，具有較小的聲子能量(360 cm? 1)、較寬的吸收帶寬(6 nm)和較大的分凝系數(0.58)等特性。具有極大的潛力作為新型Pr3+摻雜激光材料的增益介質，有望實現較高功率可見激光輸出。
 

　　研究團隊采用提拉法生長了摻雜濃度為0.5 at%和1 at%的Pr:LaF3晶體，并首次研究了Pr3+濃度對熒光壽命和激光性能的影響。研究發現1 at%濃度的晶體具有較低的熒光壽命，這是因為高的摻雜濃度容易發生交叉馳豫現象，使得激光上能級的熒光壽命降低。利用該晶體首次實現了連續可見紅光激光輸出。其中，0.5 at%濃度的晶體輸出功率為176 mW，而1 at%濃度的晶體輸出功率僅為71.3 mW，并且輸出功率隨著吸收泵浦功率的升高出現了下降趨勢。研究結果表明，Pr:LaF3晶體是一種有應用潛力的可見光激光晶體，有望輸出較高功率的可見激光，應用在激光顯示、光通訊、生物醫療、工業加工等領域。
 

　　相關工作得到國家自然科學基金的支持。
 

圖1 生長的Pr:LaF3晶體
 

圖2 不同摻雜濃度晶體熒光壽命
 

圖3 0.5 at%摻雜濃度晶體連續可見激光輸出
 

圖4 1 at%摻雜濃度晶體連續可見激光輸出