基于实验参数的Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)中红外激光理论研究

作     者：余学舟 黄昌保 吴海信 胡倩倩 刘国晋 李亚 朱志成 祁华贝 倪友保 王振友 Yu Xue-Zhou;Huang Chang-Bao;Wu Hai-Xin;Hu Qian-Qian;Liu Guo-Jin;Li Ya;Zhu Zhi-Cheng;Qi Hua-Bei;Ni You-Bao;Wang Zhen-You

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第16期

页      面：72-81页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2021YFB3601503)资助的课题 

主　　题：中红外激光 数值模拟 PbGa_(2)S_(4) 晶体 

摘      要：基于加工出的Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)晶体元件的吸收光谱测试以及Judd-Ofelt理论计算数据,通过互易法计算出各发光能级间的荧光吸收与发射截面.通过测试与计算得到的数据,数值模拟了采用1.3μm和1.7μm泵浦源直接抽运Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)晶体产生4.3μm中红外激光的实验方案.计算分析了激光功率、增益和吸收系数在晶体内的空间分布,分析比较了泵浦光功率、元件长度和输出镜反射率对输出功率的影响.模型中在光路中引入2.9μm级联激光振荡,以此抽运因为4.3μm发光堆积在能级^(6)H_(13/2)上的粒子数,发现其可以有效降低能级^(6)H_(11/2)到^(6)H_(13/2)跃迁的自终止效应,提高激光输出功率.计算结果表明:采用1.3μm和1.7μm泵浦源,当功率都为4 W时,最大的输出功率分别为103 mW和315 mW,斜率效率可达到2.8%和8.0%.数值模拟的结果对下一步晶体元件的改良加工以及光路搭建参数的选取提供了一定的指导意义.