近日，中科院上海光機所激光晶體研究中心在Tm：GdScO₃激光晶體研究方面取得新進展，相關成果以“Tm：GdScO₃： A promising crystal for continuous－wave and passively Q－switched laser at 2 μm”為題發表于Optics ＆ Laser Technology。

摻銩鈧酸釓晶體（Tm：GdScO₃）以超寬的發射光譜、較高的熱導率、較低的聲子能量以及穩定的物化性能，近年來成為2微米超快激光和可調諧激光增益介質的研究熱點，有希望應用于醫療、軍事、科研等領域。

研究團隊采用提拉法生長了Tm：GdScO₃晶體，晶體直徑超過40 mm。該晶體屬于具有光學各向異性的正交晶系結構，為了研究晶體的偏振光學性能，測試了晶體的偏振吸收和發射光譜。采用不同切向的晶體，進行了連續激光實驗，實現2 W的連續激光輸出功率，斜效率為28．4 ％，激光與增益光譜的偏振特性相吻合。與進一步青島科技大學合作，利用SnS₂二維材料作為可飽和吸收體，首次實現了Tm：GdScO₃晶體的調Q脈沖輸出，同時也是SnS₂作為2微米波段激光可飽和吸收體的首次實驗驗證。脈沖持續時間在輸出鏡透過率1％，2％，3％時，脈寬分別為460 ns，740 ns，800 ns，相應的單脈沖能量分別為1．99 μJ，3．03 μJ，2．50 μJ，峰值分別為4．32 W，4．09 W，3．13 W。

該工作得到了國家自然科學基金委、科技部重點研發計劃等項目的支持。

圖1 脈沖激光輸出性能