罗永治,余盛全,阴 明,康 彬

(1.中国工程物理研究院化工材料研究所, 绵阳 621900;2.成都理工大学信息科学与技术学院(网络安全学院、牛津布鲁克斯学院)，成都 610059)

0 引 言

处于大气传输窗口和“分子指纹”区的2～5 μm中红外激光在光通信、气体探测、环境监测、生物医疗、目标检测和红外对抗等诸多领域具有重要的应用价值[1-5]。目前，主要有三种技术可实现全固态激光器中红外激光输出，即量子级联、非线性频率变换和直接泵浦过渡金属离子(TM2+)掺杂的Ⅱ-Ⅵ族增益介质 (TM2+∶Ⅱ-Ⅵ)[6]。量子级联激光器(quantum cascade laser, QCL)是一类新型半导体激光器，它利用量子阱子带间的电子跃迁代替窄带隙半导体的带间光学跃迁，输出激光的波长由量子阱厚度控制[7],QCL的工作波长可以覆盖红外到太赫兹波段，但存在散热性差、工艺复杂和输出功率小等缺点[6]。常见的非线性频率变换激光器有光参量放大器(optical parametric amplifier, OPA)和光参量振荡器(optical parametric oscillator, OPO)，它们利用频率下转换将其他波段的激光(可见光或近红外光)调谐到中红外波段[6]，但通过OPA和OPO等非线性频率变换技术实现中红外激光输出的非线性光学材料，如硒镓银(AgGaSe2)、磷锗锌(ZnGeP2)等晶体，存在制备技术路线复杂和成本高等缺陷。而作为直接泵浦固体激光增益介质的TM2+∶Ⅱ-Ⅵ材料，其发光波段不仅覆盖整个中红外波段，而且还具有宽可调谐范围、吸收和发射截面大、导热性能好、室温下量子效率高以及激发态吸收小等优点[5,8]。

20世纪90年代，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的DeLoach等[9]通过实验证明了TM2+∶Ⅱ-Ⅵ族化合物可作为中红外激光增益介质。……