中紅外激光(2～5μm)覆蓋多個大氣傳輸窗口及眾多分子化學鍵吸收峰“指紋”區域，在空間光通訊、環境監測、醫療、軍事等領域均有重要的應用前景。產生中紅外激光的技術眾多，其中基于直接泵浦稀土摻雜晶體的中紅外激光技術，具有結構簡單、可連續輸出、光束質量高等優點。直接泵浦鉺離子摻雜激光晶體是實現3μm波段中紅外激光的最重要技術之一。為了解決Er離子3μm激光輸出通道的下能級壽命遠高于上能級引起的激光振蕩自終止效應，一般采取Er離子高濃度摻雜的方式，其摻雜濃度往往高于30at%，甚至50at%。但是，高濃度摻雜會引起激光晶體熱導率大幅度下降，以及激光上能級濃度猝滅增強，從而導致3μm波段輸出功率受限和激光效率偏低。

　　中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員蘇良碧課題組，以低聲子能量的氟化鍶晶體為摻雜基質，利用該晶體特殊的螢石型結構形成的摻雜稀土離子的“團簇”效應，在Er離子極低摻雜濃度下(<5at%)克服3μm激光振蕩自終止效應，實現了高效率的雙波長激光輸出。當Er:SrF2晶體中Er3+離子摻雜濃度為4at%時，3μm激光下能級壽命是上能級的1.58倍，小于4at% Er:CaF2晶體的1.66倍，更低于33at% Er:YAG晶體的60.4倍，30at% Er:YSGG晶體的2.62倍，以及15at% Er:YLF晶體的3.25倍。該課題組與山東師范大學教授劉杰合作，采用激光二極管直接泵浦4at.% Er:SrF2晶體(未鍍膜)，實現了高斜效率、雙波長中紅外激光輸出，斜效率22.0%，在保證晶體不被損壞的前提下，獲得最高平均輸出功率483mW，激光波長約為2 789 nm和2 791 nm。

圖片來源：找項目網