中红外激光（2~5m）覆盖面积多个大气传输窗口及众多分子化学键吸取峰指纹区域，在空间光通讯、环境监测、医疗、军事等领域皆有最重要的应用于前景。产生中红外激光的技术众多，其中基于必要泵浦稀土掺杂晶体的中红外激光技术，具备结构非常简单、可倒数输入、光束质量高等优点。必要泵浦铒离子（Er3+）掺入激光晶体是构建3m波段中红外激光的最重要技术之一。
为了解决问题Er离子3m激光输入地下通道的下能级（4I13/2）寿命远高于上能级（4I13/2）引发的激光波动自中止效应，一般采行Er离子高浓度掺入的方式，其掺入浓度往往低于30at%，甚至50at%。但是，高浓度掺入不会引发激光晶体热导率大幅上升，以及激光上能级（4I13/2）浓度猝灭强化，从而造成3m波段输出功率有限和激光效率偏高。
中国科学院上海硅酸盐研究所苏良碧研究员课题组，以低声子能量的氟化锶（SrF2）晶体为掺入基质，利用该晶体类似的萤石型结构构成的掺入稀土离子的团簇效应，在Er3+离子极低掺入浓度下（5at%）解决3m激光波动自中止效应，构建了高效率的双波长激光输入。当Er:CaF2晶体中Er3+离子掺入浓度为4at%时，3m激光下能级寿命是上能级的1.58倍，大于4at%Er:CaF2晶体的1.66倍，更加高于33at%Er:YAG晶体的60.4倍，30at%Er:YSGG晶体的2.62倍，以及15at%Er:YLF晶体的3.25倍。
同时，该晶体的光谱参数品质因子（升空横截面与荧光寿命的乘积）为7.4510-20mscm2，低于Er:CaF2晶体的3.8910-20mscm2，也远高于Er:YAG晶体的0.310-20mscm2和Er:YLF晶体的1.6410-20mscm2。该课题组与山东师范大学刘杰教授合作，使用激光二极管必要泵浦4at.%Er:SrF2晶体（并未镀膜），构建了低横效率、双波长中红外激光输入，横效率22.0%，在确保晶体不被损毁的前提下，取得最低平均值输出功率483mW，激光波长大约为2789nm和2791nm（2016ScientificReports6,36635）。
此前，该课题组和山东师范大学合作，使用石墨烯不作可饱和吸收体，在4at%Er:CaF2晶体中构建了2.8m被动调Q脉冲激光输入，脉冲宽度1.3s，反复频率62kHz，平均值输出功率172mW（2016OpticalMaterialsExpress6,1570-1575；2016OpticalMaterialsExpress6,409-415）。在此基础上，通过共计掺去唤起离子Pr3+，在3at%Er,0.03at%Pr:CaF2晶体中，首次构建了2.8m自调Q脉冲激光输入（即不必须额外的可饱和吸收体），脉冲宽度718ns，反复频率52kHz，平均值输出功率262mW（2016OpticsLetters41,4660-4663）。
以上工作获得了国家自然科学基金面上项目、重点项目和优秀青年基金的资助。LD必要泵浦4at.%Er:SrF2晶体高效率、双波长中红外激光输出特性LD必要泵浦4at.%Er:CaF2晶体被动调Q中红外激光输入LD必要泵浦3at.%Er,0.03at.。
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