徐 杰,宋青松,刘 坚,丁雨憧,李东振,徐晓东,徐 军

(1.江苏师范大学物理与电子工程学院，徐州 221116；2.同济大学物理科学与工程学院，上海 200092；3.中国电子科技集团第二十六研究所，重庆 400060)

0 引 言

近年来，红橙光波段激光(590～750 nm)在生物医学、光学压力传感器、激光通信、彩色显示器、卫星遥感、科学研究和高密度光存储等领域具有重要应用[1-3]。因此，研究和发展高功率、高效率、性能稳定的红橙光激光器具有十分广阔的前景。掺Sm3+激光晶体基于4G5/2→6H7/2能级跃迁，可以发射600 nm附近红橙光且上能级寿命长，是非常有潜力的红橙光激光增益介质。随着InGaN/GaN蓝光激光二极管(LD)的快速发展，为LD直接泵浦激光晶体产生红橙光提供了新的可行途径。Sm3+最大的吸收峰在405 nm处, 吸收截面达到10-20cm2，非常适合LD直接泵浦。另外，Sm3+掺杂激光晶体的荧光寿命较长，可以达到ms量级。1979年，Kazakov等[4]首次报道了Sm∶TbF3在593 nm泵浦下的激光振荡。2015年，首次采用蓝光半导体泵浦Sm∶LiLuF4晶体获得了输出功率为93 mW，斜率效率为15%的红色激光，同时，在Sm,Mg∶SrAl12O19晶体中实现703 nm处50 mW激光输出，以及593 nm橙光处10 mW激光输出[5]。由于红橙光激光的重要应用，Sm3+掺杂不同基质材料的激光晶体得到迅速发展，如：GGG[6]、LiLuF4[7]、GdVO4[8]、(Lu0.4Gd0.6)2SiO5[9]、Na3La9O3(BO3)8[10]、NdGd(MoO4)2[11]、KY(WO4)2[12]、Ca3(Nb,Ga)5O12[13]、CaGdAlO4[14]和CaNb2O6[15]等。

Y3Al5O12(YAG)晶体具有优异的光学、热力学、机械性能和化学稳定性，其热导率高达13.0 W·m-1·K-1，莫氏硬度8.5，透光波段0.28～5.5 μm，是理想的激光基质晶体。但是稀土离子掺杂的YAG晶体相对窄的发射波长范围，限制了其短脉冲激光的输出。Y3ScAl4O12由YAG和Y3Sc2Al3O12的固溶体组成[16]。Y3ScAl4O12晶体同样具有优异的物化性能，它是一种无序结构材料，这就导致了掺杂离子吸收和发射谱带的非均匀展宽，有利于对泵浦光的吸收以及锁模和可调谐激光的输出。……