近日，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在Nd：GSAG激光晶体研究方面取得进展，相关成果以“Spectroscopic properties and discrete multi－wavelength tuning lasers of Nd：GSAG”为题发表于Optics ＆ Laser Technology。
Nd离子掺杂的激光晶体具有发射截面大，激光阈值低等优点，广泛使用在工业、测绘、医疗、科学研究等领域。然而，Nd离子掺杂的激光晶体通常在某一波长具有极强的发射，其余斯塔克能级间的发射被抑制，这极大减小了Nd离子产生不同波长激光的能力。
针对上述问题，研究人员利用石榴石晶体中相近离子半径元素能够格位互占的原理，生长并研究了掺钕钆钪铝石榴石（Nd：GSAG）晶体的光谱和离散调谐激光性能。研究结果表明，Nd：GSAG晶体表现出较强的无序性，在1060 nm处具有最大发射截面7×10－20 cm2，对应饱和通量2．7 J／cm2，荧光寿命269．4μs，采用双折射滤波片在Nd：GSAG晶体中首次实现除主发射峰外额外四种不同波长（1047，1062，1065，1075 nm）的离散调谐输出，对应斜率效率14．9％，25．7％，21．4％，14．0％。研究结果表明，Nd：GSAG具有成为离散多波长激光光源的潜力，其产生的多波长激光可以通过非线性手段产生更多特定波长的激光，在量测、科学研究等领域具有应用前景。
该工作得到国家自然科学基金委等项目的支持。
图1：Nd：GSAG发射截面
图2：激光光谱