上海光机所在镝铽共掺氟化钇锂激光晶体研究方面取得进展
- 2024/8/21 10:06:06 11952
- 来源：中国科学院上海光学精密机械研究所
【仪表网 研发快讯】近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部激光晶体研究中心在镝铽共掺氟化钇锂(Dy,Tb:LiYF4) 晶体研究方面取得进展，相关成果以“Crystal Growth, Property Investigation, and the Deactivation Effect of Tb3+ in Dy3+/Tb3+ Codoped LiYF4 Crystals: Promising Crystals for All-Solid-State Yellow Lasers ”为题发表于 Crystal Growth & Design。
黄光激光在激光信标、生物医学等领域有着重要应用价值。Dy3+离子4f组态内4F9/2 → 6H13/2跃迁对应黄光激发(∼575 nm)，其位于450 nm处的吸收与商用蓝光LD匹配，适合作为实现黄光激光的激活离子。LiYF4晶体具有宽的光学透过波段、较低的声子能量 (-460 cm-1)、负的折射率温度系数和较高的热导率，是一种综合性能优良的氟化物基质晶体。
研究团队研究了Dy:LiYF4和Dy,Tb:LiYF4晶体的生长、光谱性能以及能量传递机制。研究结果表明：共掺Tb3+后，从Dy3+的6H13/2能级到Tb3+的7F4能级的能量传递效率高达55.4%，降低了Dy3+下能级6H13/2的寿命，起到较好的退激活作用，同时，Tb3+的掺入对Dy3+的上能级(4F9/2)几乎没有影响。Dy,Tb:LiYF4晶体在575 nm处的发射截面提高了53.5%，有望实现黄光激光输出。
相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市自然科学基金的支持。
图1. Dy3+和Tb3+能级结构
图2. Dy:LiYF4晶体发射截面(左)，Dy,Tb:LiYF4晶体发射截面(右)
图3. 共掺Tb3+前后能级寿命；Dy,Tb:LiYF4黄光激发上(a)下(b)级能级寿命，Dy:LiYF4黄光激发上(c)下(d)级能级寿命
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