近日，中科院上海光机所激光晶体研究中心在Tm：GdScO₃激光晶体研究方面取得新进展，相关成果以“Tm：GdScO₃： A promising crystal for continuous－wave and passively Q－switched laser at 2 μm”为题发表于Optics ＆ Laser Technology。

掺铥钪酸钆晶体（Tm：GdScO₃）以超宽的发射光谱、较高的热导率、较低的声子能量以及稳定的物化性能，近年来成为2微米超快激光和可调谐激光增益介质的研究热点，有希望应用于医疗、军事、科研等领域。

研究团队采用提拉法生长了Tm：GdScO₃晶体，晶体直径超过40 mm。该晶体属于具有光学各向异性的正交晶系结构，为了研究晶体的偏振光学性能，测试了晶体的偏振吸收和发射光谱。采用不同切向的晶体，进行了连续激光实验，实现2 W的连续激光输出功率，斜效率为28．4 ％，激光与增益光谱的偏振特性相吻合。与进一步青岛科技大学合作，利用SnS₂二维材料作为可饱和吸收体，首次实现了Tm：GdScO₃晶体的调Q脉冲输出，同时也是SnS₂作为2微米波段激光可饱和吸收体的首次实验验证。脉冲持续时间在输出镜透过率1％，2％，3％时，脉宽分别为460 ns，740 ns，800 ns，相应的单脉冲能量分别为1．99 μJ，3．03 μJ，2．50 μJ，峰值分别为4．32 W，4．09 W，3．13 W。

该工作得到了国家自然科学基金委、科技部重点研发计划等项目的支持。

图1 脉冲激光输出性能