陶蒙蒙， 黄 珂， 吴涛涛， 栾昆鹏， 黄 超， 周孟莲， 赵 军

(西北核技术研究所, 西安 710024； 激光与物质相互作用国家重点实验室， 西安 710024)

3～5 μm中红外波段处于大气透过窗口，该波段的激光光源在遥感监测、医学诊断、激光雷达以及光电对抗等领域有着十分广阔的应用前景[1-3]。目前，该波段光源的获得主要靠非线性频率转换、量子级联激光器、化学激光器、自由电子激光器、稀土以及过渡金属元素掺杂的固体激光器等手段。其中，过渡金属掺杂硫化物的固体激光器是近年来新出现的一种获得中红外光源的重要途径，最常见的增益介质是Fe2+掺杂的ZnSe晶体。ZnSe晶体在中红外波段吸收因数较低、光学透射因数较好，在掺杂一定浓度的Fe2+后可实现4～5 μm的中红外激光输出。

1996年，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室最早论证了利用过渡金属掺杂的硫化物晶体获得中红外激光输出的可行性[4]。1999年，该实验室Adams等首次获得了Fe∶ZnSe在中红外波段的激光输出[5]。实验中，Fe∶ZnSe晶体需制冷在180 K以下。后续的研究也都要求对Fe:ZnSe晶体进行制冷，以保证较高的吸收截面和较长的能级寿命[6-7]。直到2005年，美国Alabama大学首次实现了室温下Fe∶ZnSe晶体的激光输出[8]。另外，随着晶体生长工艺和掺杂工艺的不断进步，Fe∶ZnSe晶体的激光输出能量也不断提高。2016年，俄罗斯科学院的Frolov等实现了温度85 K下能量输出为10 J[9]。同年，该研究组利用非链式HF脉冲激光器泵浦Fe∶ZnSe晶体，在室温下获得了能量输出为2.1 J[10]，这是目前在室温下的最高能量输出。

我国相关的工作开展较晚，主要研究单位有华北光电技术研究所、中国科学院电子学研究所和哈尔滨工业大学等。……