近日，中科院上海光機所先進激光與光電功能材料部在摻鐠氟化鉛（Pr:PbF2）激光晶體研究方面取得進展，相關(guān)成果以“Spectroscopic properties of Pr:PbF2 crystal with different doping concentration”為題發(fā)表于Journal of Luminescence。

Pr³⁺具有豐富的能級結(jié)構(gòu)，其³P0能級向低能級躍遷時對應(yīng)多個可見光波段的熒光發(fā)射，是一種重要的可見光波段稀土激活離子�；�質(zhì)PbF2晶體具有聲子能量較低、晶體場弱的特點，具有通過摻雜Pr3+實現(xiàn)可見激光輸出的潛力。

稀土離子摻雜濃度是影響激光晶體光譜性能的重要因素之一，為探究Pr摻雜濃度對Pr:PbF2晶體光譜性能的影響，研究團隊生長了Pr摻雜濃度分別為0.1%，0.5%和1.0%的Pr:PbF2晶體，并分析了這三種不同摻雜濃度晶體的結(jié)構(gòu)與光譜性能。實驗結(jié)果顯示，在三種濃度的晶體樣品中，摻雜濃度為1.0%的Pr:PbF2晶體在443nm處的吸收截面與482nm處的發(fā)射截面最大，分別為1.00×10^-20cm²與1.08×10^-20cm²。不同摻雜濃度Pr:PbF2晶體在粒子反轉(zhuǎn)率達30%時，在482nm-497nm范圍內(nèi)的增益截面均為正值，并且晶體在該波段內(nèi)的最大增益截面與Pr³⁺摻雜濃度呈正相關(guān)的關(guān)系。因此，增大Pr³⁺摻雜濃度有望提高Pr:PbF2晶體的光譜性能，這為利用Pr:PbF2晶體實現(xiàn)可見激光輸出提供了基礎(chǔ)與參考。

圖1.不同摻雜濃度Pr:PbF2晶體的吸收截面

圖2.不同摻雜濃度Pr:PbF2晶體的發(fā)射截面

圖3.不同摻雜濃度Pr:PbF2晶體470nm-510nm范圍內(nèi)的增益截面以及最大增益截面與摻雜濃度的關(guān)系

該工作得到了中國科學(xué)院、上海市等項目的支持。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.120357