近日，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部的研究团队在掺铥钪酸钆（Tm:GdScO3）晶体的脉冲激光研究领域取得了新的突破。这一研究成果不仅为2μm波段脉冲激光的应用开辟了新路径，也为宽调谐和多波长脉冲激光的研究提供了宝贵的参考。
研究背景与意义
2μm波段的脉冲激光因其独特的性质，在激光雷达、工业加工以及医疗应用中展现出广泛的应用前景。此外，该波段光源还作为非线性频率转换的理想泵浦源而备受关注。Tm:GdScO3晶体由于具备高热导率、大吸收截面、超宽发射光谱及低声子能量等优异特性，近年来成为了研究人员探索的重点材料之一。
实验成果
在这项研究中，科学家们采用声光调制器对板条结构的Tm:GdScO3晶体进行了深入研究。所用晶体尺寸为2mm x 4mm x 20mm，掺杂浓度达到2 at.%。实验结果表明，在泵浦功率为33W且重复频率设置为20kHz的情况下，能够获得最大输出功率为3.03W的1980nm脉冲激光，对应的光光转换效率为9.18%，斜率效率则达到了16.66%。当调整至1kHz重复频率时，峰值功率可达到3.75kW，此时最窄脉冲宽度仅为160ns，并实现了0.60mJ的最大单脉冲能量输出。
Tm:GdScO3脉冲激光简介
Tm:GdScO3是一种基于铥离子掺杂的钪酸钆晶体材料。它利用铥离子（Tm3+）作为激活介质，通过吸收特定波长的能量后释放出2μm左右的激光辐射。这种类型的激光器以其高效的能量转换能力、优良的热管理性能以及宽广的可调谐范围而著称。此次研究进一步证实了Tm:GdScO3晶体在实现高性能2μm脉冲激光输出方面的潜力。
未来展望
该研究不仅展示了Tm:GdScO3晶体作为2μm脉冲激光源的优势，同时也为其在未来更复杂应用场景中的发展奠定了基础。相关工作已发表于国际知名期刊《Physica Scripta》上，题为“Output characteristics of an actively Q-switched Tm:GdScO3 slab laser at 2μm band”。随着技术的进步，预计这类新型激光器将在更多领域发挥重要作用，推动相关技术的发展。
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