Yb3 +：Sr3Y2（BO3）（4）：潜在的超短脉冲激光晶体

Yb3+:Sr3Y2(BO3)4是一种潜在的超短脉冲激光晶体，该晶体利用了三价钇离子(Yb3+)作为一种重要的掺杂离子，特别适用于二极管泵浦激光器，在超短脉冲激光领域尤其突出。Yb3+离子具有简单的电子能级结构，有助于消除一些不良效应，如上转换（up-conversion）、激发态吸收（excited-state absorption）、交叉弛豫过程（cross-relaxation process）和浓度猝灭（concentration quenching）。掺杂Yb3+的材料通常具有强烈的宽带吸收特性。 具体到Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体，通过Czochralski方法成功生长出这种晶体，并对其偏振光谱性质和连续波激光输出进行了详细研究。研究结果表明，该晶体具有比许多成熟的Yb3+掺杂硼酸盐晶体更大的吸收和发射截面，其在1023nm附近的发射带的半高全宽（Full width at half maximum，FWHM）分别为69nm（E//a），61nm（E//b）和65nm（E//c）。实验还实现了3.47W的连续波激光输出，斜率效率为29%，光转换效率为24%。这些结果显示，Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体是一种优异的超短脉冲激光晶体候选材料。 Czochralski方法是晶体生长的一种技术，特别适用于生长对称性好、纯度高、直径较大的单晶体。这种方法在激光晶体生长领域应用广泛，尤其是在生产大尺寸、高性能的激光介质晶体方面。其基本原理是从熔融状态的材料中拉出一个完整的单晶。在生长过程中，通过控制熔体的温度和拉晶速率，以及通过旋转、提拉等操作，来维持固液界面的稳定性，从而生长出符合特定要求的晶体。 偏振光谱特性研究是分析激光晶体材料中的光谱特性，特别是吸收和发射性质的重要手段。晶体中的电子跃迁往往与晶体的对称性以及电子的取向有关，因此晶体的偏振特性对于确定激光输出的最佳方向和优化激光器设计至关重要。 连续波激光输出则涉及激光器在持续泵浦下能够稳定地输出激光的特性。连续波激光器是指那些能够在没有调制的情况下持续工作，输出稳定的激光束的设备。连续波激光输出的效率和功率是衡量激光晶体性能的重要指标。斜率效率指的是激光输出功率随泵浦功率增加的变化率，而光转换效率指的是激光输出功率与泵浦光功率之间的比值。 综合上述研究内容，可以看出Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体在光谱特性、激光输出效率以及光转换效率方面表现出色，具有成为超短脉冲激光器核心材料的巨大潜力。对于光电子材料化学和物理、晶体生长以及光学光谱学等领域而言，这种晶体的研究和应用提供了新的方向和挑战。